Роторный рекуператор: преимущества системы, особенности изготовления своими руками
Рекуператор, являющийся по своей сути теплообменником, позволяющим значительно сокращать энергетические затраты, необходимые для подогрева воздушных масс в холодное время года, считается самой перспективной разработкой в области вентиляции. С учетом технической и тепловой терминологии, роторный рекуператор, используемый, как правило, в вентиляционных технических системах, правильнее будет называть регенератором, ведь процесс передачи тепловой энергии происходит за счет поочередного соприкосновения стандартных теплообменных поверхностей с различными типами теплоносителей.
Роторные рекуператоры воздуха на данный момент являются вторыми по своей распространенности разновидностями теплообменников, применяемых в приточных и вытяжных вентиляционных системах.
К основным преимуществам роторных приточных установок можно отнести:
- высокая эффективность. За счет отсутствия обмерзания КПД роторного рекуператора может достигать 65-85%;
- осуществление возврата не только лишь тепловой энергии, однако, и влаги, что позволяет обходиться без дополнительного применения увлажнителей поступающего воздуха;
- отсутствие циклов оттаивания и потребности в организации отводов конденсируемой жидкости;
- значительное снижение затрат на охлаждение в летний период времени;
- возможность регулировки общей интенсивности и скорости вращения роторов.
Среди недостатков роторных теплообменников выделяют:
- передачу вытяжных воздушных потоков в приток – поочередность прохождения вытяжного и приточного воздуха через микроканалы ротора приводит к попаданию в приток некоторого объема вытяжного воздуха. Для максимального уменьшения возникновения подобных ситуаций на роторные рекуператоры тепла устанавливаются специальные устройства, позволяющие сразу отправлять продувочный приточный воздушный поток в вытяжку. Эти воздействия приводят к снижению общего уровня КПД, поскольку, таким образом, теряется часть сохраненной ранее тепловой энергии;
- сложная конструкция – теплообменник роторного типа, как правило, включает множество компонентов, что, в свою очередь, увеличивает количество необходимых этапов технического обслуживания и вероятности возникновения поломки устройства в целом;
- наличие подвижных частей и необходимость потребления электроэнергии – учитывая электрическое питание привода ротора необходимо делать соответствующую проекцию на последующую эксплуатацию.
Виды и основные характеристики рекуператоров роторного образца
Роторный теплообменник – это небольшое устройство цилиндрической формы, плотным образом заполненное продольными слоями гофрированной стали, которым оснащаются вентиляционные установки на основании осевого направления. Принцип и механизм действия работы роторного оборудования основаны на вращательных движениях барабана рекуператора, пропускающего первоначально теплый, а затем и холодный воздух. При этом происходит последовательное нагревание и охлаждение ротора, позволяющее передавать часть тепла поступательным холодным воздушным потокам. Подобный вид теплового утилизатора считается наиболее производительным и эффективным, однако, несмотря на это, является достаточно громоздким. В связи с этим, роторные установки применяются зачастую на объектах с большой площадью и с возможностью расположения вентиляции в просторных камерах.
Сегодня выпускается несколько модификаций рекуператоров:
- стандартное выполнение механизма – предполагает разделение регенератора на 4, 6, 8 или 12 секторных частей. Подобные рекуператоры используются при удалении излишней теплоты отработанного воздуха и являются представителями конденсационных роторов, переносящих влагу в тех случаях, когда отработанные воздушные массы ниже температуры, так называемой «точки росы». При этом матрица основного ротора наматывается из алюминия устойчивого к воздействиям морской водой;
- высокотемпературные – такие виды теплообменников предназначены для удаления явной теплоты воздушных потоков с температурой, достигающей значений + 250 градусов;
- энтальпийные – применяются при удалении полной тепловой энергии с дополнительным осуществлением передачи влаги.
Помимо этого, в зависимости от конструктивного исполнения приточная установка с роторным рекуператором подразделяется на горизонтальный и вертикальный ротор.
Особенности самостоятельного изготовления роторного устройства
Первоначально для обустройства приточной роторной установки необходимо произвести определенный расчет роторного рекуператора, заключающийся в определении общей эффективности (производительности) и сроков окупаемости оборудования. Расчет определяется по следующей схеме:
- требуемое количество тепла (Q):
Q = C (удельная теплоемкость воздуха) х М (масса нагреваемого воздуха) х dT (разница температур)
Ек = Q/ КПД калорифера
- ежегодные затраты электроэнергии (Е):
Е = Ек х 24 (часов в сутках) х 30 (количество дней в месяце) х 7 (количество отопительных месяцев)
- объем экономии количества электроэнергии (Рэлек.):
Рэлек. = Е х КПД при расходе системы рекуперации
Экономия в денежном эквиваленте = Рэлек. х стоимость 1кВт/эл.энергии
- срок окупаемости энергоэффективности установки с использованием роторного рекуператора (Т):
Т = стоимость роторного рекуператора / экономия в денежном эквиваленте
Для того чтобы создать роторный рекуператор своими руками следует придерживаться некоторых основных правил:
- правильное определение размера будущего вентиляционного устройства;
- выбор материалов и инструментов;
- оснащение конструкции крепежными элементами.
Для более эффективного соединения воздуховодов, корпус рекуператоров лучше выполнять из стали, а вращающиеся роторы из алюминия. В работу ротор необходимо приводить, используя клиноременную передачу. При осуществлении эксплуатации рекуператоров при очень высоких температурах двигатель монтируется за пределами корпуса теплообменника, а ремень меняется на цепь.
Чтобы не допустить обмерзание роторного рекуператора необходимо постараться оборудовать внутри агрегата специализированный датчик, позволяющий своевременно фиксировать перепады давления.
В целях обеспечения должной шумоизоляции работающего устройства, роторный рекуператор оснащается минеральной ватой или стекловолокном, а все щели обрабатываются силиконовым герметиком.
Применение такой довольно простой вентиляционной конструкции позволит значительно снизить затраты на отопление помещений в зимнее время, одновременно обеспечив при этом нормально функционирующую вентиляционную систему.
Пластинчатый рекуператор и его принцип работы, разновидности и преимущества
Помочь в этом могут пластинчатые рекуператоры – устройства, возвращающие часть тепловой энергии из отработанного воздуха.
Содержание статьи
Простой способ беречь тепло
Обогрев помещения в холодное время года при помощи современного кондиционера позволяет сохранять комфортный микроклимат в помещении. Платой за комфорт становятся счета за электричество, размер которых в зависимости от температуры воздуха на улице может ощутимо меняться.
При помощи сравнительно небольших затрат можно создать энергоэффективную вентиляционную систему, заметно снизив расходы на электричество.
Реализовать это позволит пластинчатый рекуператор, причём неважно, приобретенный в магазине или изготовленный своими руками. Это устройство встраивается в приточно-вытяжные пути вентиляции, помогая снизить к минимуму «обогрев улицы».
Учитывая, что в отдельно взятые дни разница температур помещения и улицы может достигать отметки в пятьдесят градусов по Цельсию, становится понятна важность устранения упомянутого эффекта. Тем более, что схем и готовых устройств для этого предлагается огромное количество.
Принцип рекуперации воздуха
Чтобы понять достоинства и плюсы от использования рекуперационных теплообменников, сначала необходимо разобраться в самой сути их работы. В дословном переводе с латинского рекуперацией называют «возврат использованного, потраченного».
Именно эффект возврата энергии используется в климатических устройствах данной конструкции. Проходящие сквозь блок воздушные потоки обмениваются между собой тепловой энергией, позволяя впоследствии кондиционеру поддерживать комфортную температуру, затрачивая меньше энергии. В особо холодные дни это позволяет заметно сэкономить на обогреве помещения.
Пример: температура воздуха на улице достигла отметки в минус 20 Со. Для комфортного самочувствия жителей кондиционер должен создать в помещении температуру хотя бы на уровне + 25 Со. Разницу температур подсчитать несложно – 45 градусов по Цельсию. Конечно, какая-то часть воздуха нагреется благодаря теплоемкости стен, мебели, теплообмену между приходящим и выводимым потоками. Но все равно кондиционеру потребуется значительное количество энергии для поддержания комфорта.
Пластинчатый и любой другой рекуператор выбранной конструкции позволяет вывести точку соприкосновения холодного и теплого воздуха за пределы помещения. Устройство проводит активный теплообмен между ними, позволяя привходящему потоку свежего воздуха достичь более комфортного значения температуры, нежели изначальное.
Зимой теплый отработанный воздух частично согревает привходящие холодные потоки, а летом – немного охлаждает их. Это помогает не только снизить энергозатраты от использования кондиционера, но и повысить стабильность сохранения выбранных климатических условий.
Рекуператоры – часть принудительной системы вентиляции
Пластинчатый рекуператор воздуха, как и любое другое устройство данного типа, является лишь частью принудительной системы вентиляции. Ожидать более-менее заметного улучшения микроклимата в доме при использовании только лишь рекуператора не стоит. Совмещая его с естественной приточно-вытяжной системой воздухообмена, добиться сколько-нибудь заметного эффекта довольно сложно. Для эффективного теплообмена между потоками они должны постоянно двигаться сквозь устройство.
По этой же причине установка рекуперационной системы считается эффективной и экономически оправданной в доме не всегда. Прежде чем выбирать или изготавливать своими руками рекуператор, рекомендуется подсчитать:
- Расход энергоносителей до модернизации вентиляции.
- Приблизительный срок эксплуатации системы после модернизации.
- Стоимость приобретения и монтажа необходимых блоков.
- Размер затрат на ежегодное обслуживание системы.
Случаи, когда вышеупомянутые затраты неспособны полностью перекрыть расход на использование системы вентиляции в виде «как есть», – не такая редкость, как может показаться. Особенно, когда речь идет о заводских устройствах. Самодельные рекуператоры часто помогают немного снизить расход теплоносителя, да и себестоимость их невысока.
Монтаж системы рекуперации необходим, только когда она действительно покажется достаточно эффектной на основании расчетов. Во всех остальных случаях современные кондиционеры отлично справляются с подержанием заданных климатических условий.
Современные виды рекуператоров
Разновидности предлагаемых на рынке рекуператоров могут вызвать некоторые сложности в выборе у неискушенного пользователя. Огромное разнообразие представлено наименованиями моделей с разнящейся рабочей площадью устройств и объемом производимого теплообмена. Конструктивно они делятся на следующие типы:
- Рекуператоры с пластинчатыми или мембранными теплообменниками.
- Роторные устройства.
- Водяные рекуператоры.
- Крышные рекуператоры.
- Трубчатые теплообменники.
- Камерные устройства.
- Рекуператоры с промежуточным теплоносителем.
Самыми распространёнными, благодаря удачному сочетанию стоимости и эффективности, стали пластинчатый и роторный рекуператоры. В первом случае теплообмен происходит внутри специальной камеры, в которую сводятся приточные и вытяжные каналы вентиляции.
Камера разделяется множеством пластин на два несвязанных между собой воздушных канала, по каждому из которых движется свой поток. Перегородка или мембрана между ними изготавливается из материала, не препятствующего теплообмену. Благодаря этому, между холодным и теплым воздухом происходит активный обмен тепловой энергией, помогающий снизить затраты на обогрев или охлаждение помещения.
Роторные устройства имеют аналогичный принцип работы с той лишь разницей, что вместо пластинчатой камеры в нем используется вращающийся барабан. Теплообмен происходит благодаря поочерёдному прохождению приточно-вытяжных потоков сквозь рекуператор.
Теплый воздух нагревает энергоемкие пластины, затем ротор проворачивается, и холодный газ вбирает с них энергию. Наличие подвижных частей и громоздкость – основные недостатки данного подвида устройств. Но на противоположной чаше весов находится один из лучших показателей КПД среди рекуперационных конструкций.
Кондиционер против рекуператора – что лучше
Очень частым заблуждением становится выбор между кондиционером или хорошим рекуператором для вентиляционной системы. Главная ошибка потребителя кроется в том, что непосредственная рабочая задача у рекуператора совершенно другая.
Устройство позволяет только проводить теплообмен между воздушными потоками, помогая экономить на поддержании температуры, а не «задавать» предпочтительный градус Цельсия. Если снаружи приходит горячий воздух и в помещении он тоже нагрет, неважно, как быстро будут проходить сквозь устройство потоки газа. Аналогичная ситуация будет наблюдаться и во время холодов.
Использование рекуператора вместо кондиционера может быть частично оправдано в холодное время года, и только в случае если имеется альтернативный источник тепла.
Печное или автоматное отопление действительно можно проводить более экономно, если установить рекуперационную систему вентиляции. Но в этом случае, ни о какой точности контроля микроклимата речи не идет. Да и экономическая целесообразность такого выбора в трети всех случаев, как правило, сомнительна.
Ремонт роторных рекуператоров и наиболее частые поломки.
Ремонт роторных рекуператоров и их поломки.
В нашей стране наконец то начали интегрировать в системы приточно-вытяжной вентиляции различные рекуператоры воздуха. И одновременно с оснащением роторными рекуператорами различных приточно-вытяжных установок – встали и вопросы, связанные с ремонтом этих рекуператоров, да и вентиляционных установок в целом. В отличие от пластинчатого рекуператора воздуха, который является относительно простым в эксплуатации – у роторного рекуператора намного больше различных узлов, которые в процессе эксплуатации подвергаются нагрузкам. Разберем каждый случай поподробнее:
- Износ ремня роторного рекуператора – самая популярная причина выхода рекуператора из строя.
Как правило ремни либо растягиваются, либо изнашиваются по всей поверхности ремня для роторного рекуператора. Продиагностировать ремень роторного рекуператора можно в зависимости от конструкции привода ротора – либо по степени натяжения привода на пружинной опоре, либо, если он жестко закреплен на раму роторного рекуператора – по степени натяжения ремня после шкива привода по ходу вращения. Решение – раз в 3-5 лет – заменять ремни роторных рекуператоров в зависимости от условий их эксплуатации.
Мы продаем готовые ремкомплекты ремней для роторных рекуператоров трех типов:
-Ремень роторного рекуператора полиуретан неармированный/армированный под пайку 6,8,10,12,14 мм. Самый применяемый – 8 мм.
-Ремень роторного рекуператора полиуретан быстросоединяемый на шпоночном надежном соединении 6,8,10,12 мм. Самый применяемый – 8 мм.
-Ремень роторного рекуператора цепной из армированного полиуретана 8 мм., обладающий повышенным сроком службы.
Данный ассортимент ремней для роторных рекуператоров позволяет их заменять на большинстве рекуператоров в приточно-вытяжных установках KORF, NED, Flacktwoods, VTS Clima, Dospel, VKT и других. Оснащенных рекуператорами Klingenburg и другими. Ремни для роторного рекуператора взаимозаменяемы с сохранением диаметра ремня.
- Замасливание, истирание, либо потеря части рабочих щеток на уплотнителе роторного рекуператора.
Данная проблема требует немедленного решения в случае, если вы обнаружили.
Дело в том что роторный рекуператор в процессе работы постоянно вращается со скоростью 8-14 об./мин. И в процессе его вращения об барабан рекуператора постоянно трется уплотнитель. В случае потери эластичности и ворсистости ввиду обрастания грязевыми отложениями – уплотнитель начинает загибать волны сот роторного рекуператора. Несильно. Медленно. Но верно. Барабаны роторов рекуператора с замятыми сотами начинают создавать дополнительное сопротивление потоку воздуха, что приводит к общему снижению производительности приточно-вытяжной установки и повышенному потреблению тепловой и электроэнергии.
Так же изношенные уплотнители увеличивают процент перетока воздуха из приточной части в вытяжную и наоборот, что сказывается на качестве подаваемого притоком воздуха.
- Выход из строя привода роторного рекуператора
Привод роторного рекуператора – обычно весьма неприхотлив и срок его службы, как правило, превышает срок службы самого роторного рекуператора (8-15 лет).
Причин выхода из строя привода роторного рекуператора может быть две. Первая – электрическая. Это перепады напряжения, повышенная нагрузка на привод ввиду износа ротора рекуператора и частые включения – выключения.
Вторая – механическая. Встречается крайне редко. При избыточном натяжении ремня роторного рекуператора начинают сильнее изнашиваться подшипники, что приводит в долгосрочной перспективе к заклиниванию привода, либо ротора. Так же бывает такая ситуация – при растяжении ремня роторного рекуператора шкив начинает тереть об корпус рекуператора. Если проглядеть этот момент – может выйти из строя и шкив и ремень роторного рекуператора.
- Смещение оси вращения ротора в роторном рекуператоре.
Данное явление происходит нечасто. Неправильный подбор диаметра и размеров роторного рекуператора в целях конкурентоспособности с оборудованием других марок. Технологи или инженеры, по указке менеджмента организации, закладывают в конструкцию приточно-вытяжной установки заведомо уменьшенные в размерах роторные рекуператоры. Имеется ввиду диаметр ротора (активной части рекуператора).
Как мы знаем – при уменьшении площади сечения при фиксированном расходе воздуха – пропорционально увеличивается его скорость и вместе с этим – давление потока воздуха на ротор рекуператора в направлении движения воздуха. Это в долгосрочной перспективе приводит к «Заваливанию» ротора роторного рекуператора в связи с выработкой посадочных мест на валах рекуператоров. Усугубляется это и тем, что обычно потоки притока и вытяжки направлены в приточно-вытяжной установке с роторным рекуператором – в противоток. Итого получается такая ситуация – Приточный поток давит на ротор рекуператора в верхней части слева направо, а в вытяжной поток – в нижней справа налево.
Большинство производителей декларируют стабильную работу роторного рекуператора при скоростях в каналах притока и вытяжки – до 4 м/с для цельнонавивных и до 6 м/с для секционнных роторных рекуператоров при перепадах давления не более 200, а в некоторых случаях – 250 Па. В реальности эти нагрузки на рекуператор могут превышаться и это приводит к смещению верткальной оси роторного рекуператора и его ускоренному износу. Если упустить момент «Заваливания» ротора – придется его заменить. Как правило – в первую очередь истираются уплотнительные щетки рекуператора.
Затем соты рекуператора начинают заминаться и блокироваться, что приводит к еще большему уменьшению сечения ротора и далее по нарастающей – до полной блокировки вращения ротора и снижения производительности приточно – вытяжной установки на 70-95%. В данной ситуации главное — не упустить момент затирания сот рекуператора. Мы спасли уже несколько десятков роторных рекуператоров от верной гибели, но порой заказчики дожимают их по полной до невосстанавливаемого состояния. Такие рекуператоры мы заменяем. И часто вместо цельнонавивных мы устанавливаем секционные рекуператоры ввиду невозможности занести в помещение венткамеры цельнонавивной ротор.
- Замятие Сот роторного рекуператора.
Крайне редкая проблема роторных рекуператоров связанная с изменением геометрии вращения ротора рекуператора, либо с отсутствием в приточном или вытяжном каналах – фильтров воздуха. Крайне важно следить за состоянием воздушных фильтров перед рекуператорами как роторными так и пластинчатыми. Мы очень часто встречаем на объектах проблемы, связанные с некачественным обслуживанием приточно-вытяжных установок с роторными рекуператорами.
Виной тому в основном – главный расходный материал любой системы вентиляции – воздушные фильтры. Лишь своевременная замена воздушных фильтров и недопущение работы системы вентиляции без фильтров – позволят сохранить заложенный с завода КПД рекуператора и не вывести его из строя раньше заявленного срока службы. В роторных рекуператорах это проявляется попаданием пыли и более крупных частиц загрязнений на горизонтальные уплотнительные щетки рекуператора. Со временем, загрязняясь, они теряют эластичность и огрубевают.
Это может приводить к замятию сот роторного рекуператора и, следовательно, уменьшению пропускной способности рекуператора. Что в итоге приводит к полному выходу рекуператора из строя и его замене.
Если у Вас возникли какие либо проблемы с Вашим рекуператором – звоните Нам или пишите на электронную почту. Так же мы будем рады Вашим комментариям в данной теме.
Так же Вы можете создать заявку на заказ роторного рекуператора по этой ссылке: https://rekuperation.ru/rotornyj-rekuperator-na-zakaz/
ПЛАСТИНЧАТЫЙ ИЛИ РОТОРНЫЙ РЕКУПЕРАТОР | ООО «Вентиляционный Завод ИНТЕХ»
Рекуператор – одна из самых перспективных разработок в сфере вентиляции. По сути – это теплообменник, позволяющий значительно сократить энергетические затраты на нагрев воздуха в холодное время года.
Зачем в зимний период выбрасывать вытяжной воздух с комнатной температурой на улицу, если можно этот воздух потратить на нагрев приточного воздуха? Это называется утилизацией вытяжного воздуха или рекуперацией тепла.
А вот в регионах с теплым климатом все происходит наоборот – прохладный рециркуляционный воздух частично охлаждает теплый приточный. Использование этой энергии позволяет снизить энергозатраты на кондиционирование здания, а, следовательно, холодильные установки, могут быть меньшей мощности. В долгосрочной перспективе это означает снижение эксплуатационных затрат и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.
Принцип работы рекуператора заключается в том, чтобы потоки вытяжного и приточного воздуха пересеклись, но при этом не смешались. За счет теплого вытяжного воздуха нагреваются стенки теплообменника, а холодный приточный воздух, проходя через теплообменник нагревается.
Для лучшего понимания условно примем температуру внутри помещения «+25» град, а температуру уличного воздуха « -30» град. Так вот, рекуператор позволяет нагреть холодный уличный воздух с «-30» градусов до «+5» градусов. Далее воздух необходимо просто догреть до необходимой температуры и подать в помещение.
Существует нескольких типов рекуператоров.
Самые распространенные среди них —пластинчатый и роторный рекуператоры.
Пластинчатый рекуператор является одним из самых распространенных, благодаря своей простой конструкции и дешевизне. Эффективность данного теплообменника не превышает 50%. А одно из преимуществ данного рекуператора заключается в изолированности воздушных масс, т.е. не происходит подмешивание вытяжного воздуха в приточный и наоборот. Тепло удаляемого из помещения воздуха передается через алюминиевые пластины пластинчатого рекуператора приточному воздуху. Удаляемый воздух между пластинами протекает по одним промежуткам, а приточный — по другим. Большим недостатком является потребность отвода дренажа, и как следствие осушение воздуха. Кроме этого в климатических условиях средней полосы России, а также северных регионов применение пластинчатого рекуператора является нецелесообразным в связи с его низкой эффективностью и постоянными циклами оттаивания.
Рис.3. Принцип действия.
Роторный рекуператор является более дорогим, но более эффективным решением. Температурная эффективность роторного рекуператора достигает 82% и это не предел, это значит что если на улице температура — 28˚, то после рекуператора будет температура + 14,0˚. После рекуператора стоит нагреватель (он же калорифер), бывают они электрическими или водяными. В основе принципа действия роторных теплообменников лежит регенерация тепла: вращающийся барабан из алюминиевой фольги поглощает тепло удаляемого из помещения воздуха и передает его приточному воздуху.
Основные преимущества:
• высокая эффективность – установка экономит до 82% (это не максимально возможные цифры)
• летом позволяет значительно снизить затраты на охлаждение
• нет циклов оттаивания
• нет потребности в отводе конденсата.
Таким образом, экономия получается довольно ощутимая. Установки с высоким коэффициентом эффективности окупают себя через 1,5-2 года. На больших и средних объектах это величина может сократить расходы на подогрев как минимум в два-три раза.
Именно вентиляционные установки с роторным рекуператором пользуются наибольшим спросом, как наиболее эффективные. Если сравнивать стоимость вентиляционных установок с рекуператором и без него, то здесь разница будет не столь внушительна, а вот при оплате счетов за электричество вы ощутите разницу в полной мере! Небольшие вентиляционные установки с рекуператором способны окупить себя уже за первую холодную зиму. Такая установка позволит вам реально сократить статью эксплуатационных расходов в быту. Выбирая систему вентиляции, обращайте внимание на ее эффективность.