Пластинчатый рекуператор: конструкция, принцип действия, сборка прибора

Обустройство эффективной вентиляционной системы — единственное условие, благодаря ему можно обеспечить в помещении комфортный микроклимат, необходимый как в холодное время года, так и летом. Элементарная приточно-вытяжная вентиляция не лучшее решение. Зимой часть тепла будет беспрепятственно покидать квартиру, а в жару вместо желанного прохладного воздуха в жилье будет поступать теплый. Чтобы минимизировать затраты на электроэнергию, которая нужна для кондиционирования и отопления, может быть использован роторный либо пластинчатый рекуператор. Эти приборы дают возможность избежать значительных потерь тепла.

Что такое рекуператоры?

«Recuperatio» — слово, означающее «получение обратно» чего-либо. В нашем случае это воздух. Задача рекуператоров — возвращение в помещение части тепла благодаря передаче его от исходящего нагретого потока холодному входящему. Это оборудование входит в состав приточно-вытяжной системы, оно помогает минимизировать потери на «обогрев улицы».

Существует два больших класса рекуператоров — роторные и пластинчатые. Они имеют свои достоинства, но и некоторые недостатки им все же свойственны. Целесообразность применения того или иного агрегата в большей степени определяют характеристики помещения, однако более популярны именно пластинчатые модели. На них лучше остановиться поподробнее.

Пластинчатое устройство — кассета (блок, теплообменник), в которой находится множество тонких перегородок — гладких или гофрированных листов, их изготавливают из различных материалов. Теплый воздух, двигаясь по пластинчатому обменнику, отдает ему тепло. За его счет нагреваются холодные массы, поступающие с улицы. Результат — частичный нагрев воздуха, а значит, экономия энергии обогревателей.

Делают кассеты приборов из алюминиевой фольги, оцинкованной стали, пластика либо бумаги, прошедшей специальную обработку. Зазоры между пластинами составляют 2-4 мм. Рекуператоры различаются не только материалами перегородок теплообменника. Модели имеют разное направление потоков воздуха:

• в более распространенном типе оборудования — перекрестноточном — исходящие и приточные потоки идут перпендикулярно относительно друг друга, КПД достигает 65%;
• в противоточных рекуператорах — в направлениях противоположных, так как несоприкасающиеся потоки должны обеспечивать идеальный теплообмен.

Благодаря такому принципу работы, пластинчатые агрегаты дают возможность гарантировать постоянный подогрев холодного воздуха, проникающего в помещение. Потери тепла, стремящегося «обогреть улицу», наоборот, сводятся к минимуму.

Еще одно отличие рекуператоров от обычных (естественных) вентиляционных систем — способность устранять неприятные запахи. Некоторые модели — мембранные — имеют и другое дополнительное преимущество: они успешно борются с повышенной влажностью в помещении.

Виды современных рекуператоров

Сейчас ассортимент этих приборов настолько широк, что неискушенный покупатель может столкнуться с большими сложностями при выборе подходящей техники. Множество моделей и производителей оборудования, разные рабочие площади, объемы теплообмена способны легко завести в тупик.

Все современное оборудование конструктивно делится на несколько типов:

• пластинчатые и пластинчатые мембранные («дышащие») рекуператоры;
• роторные теплообменники;
• водяные;
• камерные;
• крышные;
• трубчатые;
• гликолевые рекуператоры, имеющие промежуточный теплоноситель, — раствор этиленгликоля.

Самыми востребованными остаются пластинчатые и роторные устройства, у которых один принцип работы, но разные основные элементы. В первом случае используют пластинчатую камеру, во втором — вращающийся барабан.

Элементы пластинчатого рекуператора

Основные части рекуперационной системы — вентилятор и основной блок (кассета) с пластинами. Другие элементы:

1. Система отвода конденсата — конденсационная ванна. Устройство необходимо для удаления влаги с пластин, так как она неизбежно приведет к попаданию жидкости в воздушный канал, в котором может образоваться наледь. При большом скоплении жидкости работу приточно-вытяжной системы блокирует водяной затвор конденсатосборника.
2. Перепускной клапан. Его задача — регулирование интенсивности обоих воздушных потоков. В отличие от роторного рекуператора, в этом агрегате и клапане абсолютно отсутствуют подвижные элементы.

Теперь необходимо остановиться на материалах, идущих на производство теплообменников пластинчатого рекуператора. Идеалов нет: все они имеют сильные и слабые стороны.

1. Алюминий или оцинкованная сталь. Модели с этими теплообменниками неизменно пользуются успехом из-за их адекватной цены. Если говорить о недостатках, то главный — невысокий КПД, потому что зимой такие приборы приходится постоянно оттаивать.
2. Пластик. Ему совершенно неведомы проблемы неидеального «союза» воды и металла, поэтому с коэффициентом полезного действия у таких рекуператоров все в порядке. Но непогрешимость их — причина гораздо большей стоимости.
3. Специальная бумага. Эффективность этого оборудования достаточно высока, однако и здесь присутствуют ложки дегтя. Это невозможность их использования в помещениях, где уровень влажности очень высок: в бассейнах, ванных комнатах и т. д. Двойные бумажные кассеты хоть и более действенны, но влаги они боятся точно так же. Впитывание запахов — еще один недостаток материала.

Используют в производстве агрегатов также латунь и чугун. Однако чаще всего пластины делают из нержавеющей стали определенной марки — AISI 316, в состав ее добавляют молибден и никель. Эти компоненты значительно повышают коррозионное сопротивление в агрессивных средах. Чтобы гарантировать большую эффективность приборов, внутрь устанавливают дополнительный теплообменник. Такое усовершенствование позволяет повысить КПД до 85%.

Пластинчатый рекуператор: плюсы, минусы

Если сравнивать этот агрегат с обычными приточно-вытяжными системами, то его можно назвать почти совершенством. Его преимущества перед «простоватыми» коллегами ощутимы. Это:

• высокая энергоэффективность благодаря минимальным теплопотерям;
• качественный обогрев входящего воздуха в холодное время года;
• минимальные затраты на электроэнергию при КПД от 40 до 70%;
• отсутствие подвижных деталей, которые затрудняют уход;
• компактность системы, сильно облегчающая монтаж;
• возможность подключения автоматики;
• относительно невысокая цена;
• долговечность конструкции.

Еще один плюс — возможность изменения характеристик за счет прибавления или удаления одной либо нескольких пластин.

К недостаткам пластинчатых рекуператоров относят:

• перманентное образование конденсата;
• обмерзание металлических кассет зимой, оно требует постоянной очистки от наледи;
• небольшая эффективность (иногда невозможность установки) в помещениях, где очень высока влажность.

Кассеты из целлюлозы имеют еще один недостаток — невозможность их починить. В этом случае единственный выход — их замена.

Целесообразность покупки рекуператора

Этот прибор — лишь часть принудительно-вытяжной системы вентиляции. Добиться максимальной эффективности его работы при использовании одного рекуператора и только естественной вентиляции невозможно. Чтобы теплообмен был идеальным, нужно постоянное движение обоих потоков — входящего и исходящего.

Прежде чем сделать окончательный выбор в пользу покупки или самостоятельного изготовления, лучше провести некоторые предварительные расчеты. В список входит подсчет:

• расхода энергоносителей до установки новой вентиляционной системы;
• стоимости покупки и монтажа всех необходимых элементов;
• приблизительного срока ее эксплуатации;
• ежегодных расходов на обслуживание.

Нередко после вычислений оказывается, что затраты не перекрывают расход на использование заводских вентиляционных систем. Если говорить о самодельных рекуператорах, то в этом случае их малая себестоимость дает шанс остаться в плюсе — несколько снизить расход теплоносителя. В иных случая кондиционер — то оборудование, которое вполне справится со своей задачей — с поддержанием благоприятного микроклимата внутри помещений.

Роторный или пластинчатый агрегат?

Оба тепловых рекуператора — как пластинчатый, так и роторный — пользуются у покупателей спросом. Именно они — самые популярные и распространенные. Причина такой любви — удачное сочетание относительно небольшой цены и достаточной эффективности. Чтобы выбрать из двух претендентов, надо познакомиться и с другим возможным кандидатом на «должность экономиста».

Роторная конструкция — медленно вращающийся вал-теплонакопитель. Его устанавливают перпендикулярно потокам воздуха — исходящего и поступающего. При включенном обогреве удаляемый поток отдает тепло в тот сектор барабана, через который он проходит. Вращаясь, отдел с теплом попадает к приточным холодным массам, где отдает тепло и охлаждается.

При правильном выборе модели можно гарантировать КПД, достигающий 80%. С помощью установки возможен перенос не только тепла, но и влаги. В роли уплотнителя между корпусом и рамой выступает войлок либо пластмасса. Скорость вращения ротора можно изменить с помощью частотного преобразователя, поэтому легко варьировать продуктивность теплообмена.

Пластинчатые рекуператоры — элементарные и недорогие приборы — менее эффективны, КПД их ниже, мощность, естественно, тоже. Поэтому для больших помещений их покупать нецелесообразно. Если в них повышенная влажность, то этот вариант не из лучших решений. Ротор в этом случае оптимален. Минусы его — громоздкость и наличие подвижных частей.

Пластинчатые агрегаты используют в частных домах и квартирах, в небольших офисах, общественных, административных зданиях, на складах и малых промышленных площадях. Там где метраж велик, а воздух далек от идеала (влажен или, наоборот, очень сухой), уже требуется «тяжелая артиллерия» — роторные приборы. Они более сложны, поэтому и дороги.

Что лучше: кондиционер или рекуператор?

Хороши оба вида оборудования, однако задачи у этих бытовых приборов совершенно разные. Цель пластинчатого (и любого другого) рекуператора не задавать определенный температурный режим, а обеспечить эффективный теплообмен между приточными и исходящими потоками воздуха.

Рекуперационное устройство в приточно-вытяжной системе дает возможность экономить тепло, подогревая его до входа в помещение. Аналогичным образом оно действует летом, не пропуская в помещение удушливый воздух, а смешивая его с выходящим, отработанным и более комфортным, прохладным.

Использование рекуператора в «роли» кондиционера возможно частично только зимой, однако в помещении обязан быть альтернативный источник тепла. В противном случае система не будет достаточно эффективной. Дополнительное отопление с установленным рекуперационным оборудованием гарантирует некоторую экономию тепла, а значит, и электроэнергии. Однако полный контроль микроклимата невозможен. Экономическая оправданность этого решения в большинстве случаев также находится под большим вопросом.

Как купить подходящую модель?

Чтобы выбрать качественное вентиляционное оборудование, придется обратить внимание на несколько требований. Пластинчатый рекуператор относительно прост, но он должен быть надежен, очень удобен в эксплуатации, обязан полностью соответствовать требованиям владельцев. При выборе прибора обращают внимание на такие характеристики:

• вес, габариты, КПД;
• надежность материала, из которого изготовлены пластины;
• наличие в агрегате качественной защиты от обледенения;
• удобство и скорость устройства для удаления конденсата;
• комплектация: например, есть ли фильтры для очистки.

Данный вид оборудования выпускают производители вентиляционных систем. Ведущими брендами считают Electrolux, Luftmeer, Korf, Marley, Remak, Shuft, РеалВент.

Как собрать рекуператор?

Это устройство достаточно простое, но цены на него понравятся немногим. По этой причине есть смысл сделать его своими руками. Для работы нужно собрать все «ингредиенты» из следующего списка:

• лист оцинкованной стали для пластин (площадь — 4 м², толщина — от 0,5 до 1,5 мм);
• техническую пробку (в рулоне, толщина — 2 мм) для прокладки, создания зазоров, замена — тонкие деревянные рейки, оргстекло, пластик;
• пенопласт либо фольгированную минвату (толщина — 5 мм);
• пластиковые фланцы для фиксации воздуховодов с таким же диаметром, как и вентканалы (количество — 4);
• лист фанеры, МДФ, металла (нержавейки) или пластика — для изготовления корпуса;
• трубку небольшого диаметра, ее задача — отвод воды;
• универсальный клей, силиконовый герметик;
• металлический профиль — уголок;
• болгарку (ножовку по металлу), электролобзик, шуруповерт;
• крепежи — оцинкованные саморезы;
• защиту — перчатки, очки.

Альтернативой оцинкованной стали может стать поликарбонат, полипропилен либо текстолит. Этапы работ — создание теплообменника, изготовление короба и сборка рекуператора.

Создание пластинчатой конструкции

Сначала нарезают примерно 70 стальных квадратов, сторона — 200-300, 300х300 либо 400х400 мм. Больший размер — большая мощность оборудования. Чтобы гарантировать одинаковый размер, листы разрезают на несколько частей, затем складывают стопкой и делают рез.

Из пробковой подложки (рейки) вырезают прокладки, их ширина — 10-15 мм.

Изготавливают свыше 200 штук тонких полосок. Их длина — сторона пластины. На первый элемент приклеивают 2 полосы по краям, одну по центральной оси, все — строго параллельно. Точно так же поступают со следующей деталью.

1. Вторую пластину поворачивают так, чтобы приклеенные полоски обеих располагались перпендикулярно. Прокладки ее промазывают клеем, затем прижимают к свободной плоскости первой детали.
2. С третьей поступают аналогично. Приклеив полоску, ее фиксируют ко второй, перпендикулярно к ней, но параллельно относительно первой. Таким образом, получают зазоры для движения воздушных масс.

Дальше действуют по тому же принципу: каждую из последующих деталей приклеивают перпендикулярно относительно предыдущей. После сборки блока нужного размера сверху сначала укладывают какую-либо прокладку из дерева, на нее — груз (до 7 кг). После высыхания кассету дополнительно скрепляют уголками: 4 элемента прикручивают к углам стопки.

Сборка корпуса рекуператора

Из листового материала собирают коробку — квадратный ящик. Его длина и высота равняется диагонали блока, ширина — его высоте. Получившуюся коробку утепляют. Все стыки заполняют герметиком. На противоположных стенках сверху и снизу вырезают отверстия, диаметр их должен соответствовать размерам воздуховодов. Затем крепят пластиковые фланцы.

Соединение обоих элементов

В дне короба строго в центре вырезают отверстие для эвакуации конденсата. Диаметр его зависит от имеющейся трубки. Внутрь вертикально устанавливают блок из пластин, отмечают его расположение. На боковых стенах саморезами и герметиком фиксируют уголки, чья задача — служить направляющими кассете, ее можно будет доставать из конструкции.

Перед креплением блока проверяют герметичность устройства между ним и корпусом. При необходимости добавляют утеплитель. Если предусмотрено заранее, в корпусе крепят фильтры и вентиляторы. В последнюю очередь устанавливают крышку. Есть другой вариант — изготовление оборудования с несколькими кассетами. В этом случае меняется размер и форма короба, а также количество блоков.

Самодельный пластинчатый рекуператор сделать несложно, ведь конструкция эта элементарная. Однако времени она (особенно, изготовление блока) отнимет немало. Чтобы познакомиться с прибором, можно посмотреть это видео: