Энергосбережение – это экономика или культура?

Многие современные строительные технологии предполагают воздухонепроницаемые и паронепроницаемые ограждающие конструкции. Для эффективного проветривания и удаления водяного пара из помещений с герметичными стенами и стеклопакетами необходима принудительная приточно-вытяжная вентиляция. Но при этом резко увеличиваются потери тепла, что при современных энерготарифах – очень дорого. Вентиляция обеспечивает до 30% потерь энергии в общем балансе.

Рекуператор – это устройство, которое предназначено для передачи тепловой энергии от вытяжного выбрасываемого воздуха к приточному воздуху, подаваемому в помещение. В данном случае под тепловой энергией понимается как тепловая, так и холодильная, то есть вытяжной воздух может отдавать приточному как своё тепло, так и свой холод, соответственно, нагревая или охлаждая его.

В системах вентиляции и кондиционирования такое получение энергии актуально как зимой, так и летом.

В зимнее время задачей рекуператора является осуществление «бесплатного» нагрева приточного воздуха за счёт вытяжного. Для этого холодный поток воздуха с улицы и тёплый вытяжной поток воздуха из помещения подаются в теплообменник, где вытяжной воздух нагревает приточный. Так как вытяжной воздух всё равно был бы выброшен на улицу, можно говорить о том, что данный нагрев происходит «бесплатно».

Для вентиляционной установки такой нагрев позволяет существенно сэкономить на мощности электрического или водяного калорифера. Предположим, температура подаваемого в помещение воздуха зимой должна составлять +18 °С, а наружная температура составляет -26 °С. Таким образом, мощность нагревателя в системе без рекуператора следовало бы рассчитывать исходя из нагрева на 18 – (26) = 44 °С.

При использовании рекуператора приточный воздух может быть нагрет за счёт вытяжного воздуха, например, до температуры +10 °С. В этом случае мощность нагревателя следовало бы рассчитывать исходя из нагрева всего на 18 - 10 = 8 °С. Так как мощность нагревателя прямо пропорциональна разнице температур, то рекуператор позволил бы сэкономить (44-8)/44 = 82% мощности вентустановки.

Возьмите общий объём российского жилья, посчитайте объёмы вентилируемого воздуха и Вы получите гигантские величины возможной экономии, но мы это не делаем, мы стимулируем парниковый эффект. Во всём мире рекуператоры, является обязательным агрегатом, даже там, где климатические условия намного комфортнее, а Россия, при её экстремальном климате, обходится без них. Народ клянёт энерготарифы, они стали грабительскими, но может пора подойти к проблеме в соответствии со временем, ведь на дворе XXI век!

Рекуперация тепла является залогом комфортного воздухообмена, с минимальными теплопотерями. Рекуперация тепла в приточно-вытяжной вентиляции – явление не новое, но у нас пока мало распространённое. С технической точки зрения рекуперация является самым обычным процессом теплообмена. Само слово «рекуперация» имеет латинское происхождение и означает «возвращение затраченного». Вентиляционные рекуператоры тепла возвращают его часть назад в помещение посредством теплообмена между входящим и выходящим потоком. Обратный процесс происходит в жаркое время, когда исходящий холодный кондиционный воздух охлаждает встречный тёплый нару поток. В таком случае это следует называть рекуперацией холода.

В США и Канаде, ещё задолго до появления рекуперационного оборудования, для того, чтобы зимой в помещение попадал не слишком холодный воздух, а летом слишком тёплый, придумали использовать грунтовый теплообменник, который впоследствии получил название «канадский колодец». Его идея заключается в том, чтобы наружный воздух, прежде, чем попасть в помещения, прошёл по заглублённым в грунт приточным воздуховодам, приобретая температурное значение близкое к +10 °С – постоянная температура грунта на глубине от 2-х метров и более. Канадский колодец, по сути, не является рекуператором, но снижает энергозатраты на отопление и кондиционирование. Вентиляция помещений в традиционной схеме с канадским колодцем естественная, но может быть и принудительной.

Рекуперация – сохранение тепла. Выходящий из помещения поток подогревает (охлаждает) подаваемый в помещение приточно-вытяжной установкой воздух. Чаще всего процесс проходит таким образом, что оба воздушных потока конструктивно разделены, чтобы не произошло смешивание. Однако, в роторном теплообменнике возможно попадание удаляемого потока в приточный.

Вообще говоря, рекуператор воздуха – это устройство, в котором утилизируется тепло отходящих газов. Через разделяющую стенку между теплоносителями перманентно осуществляется теплообмен, к тому же, направления движения воздушного потока в нём постоянное.

Одной из самых важных характеристик рекуператоров является его КПД, или коэффициент полезного действия рекуперации (эффективности рекуперации). Он рассчитывается из соотношения максимально возможного получаемого количества тепла и, в действительности, полученного тепла за теплообменником. КПД рекуператоров колеблется от 30% до 96%. Данный коэффициент зависит от вида рекуператора, разницы температур и от скорости движения воздуха через теплообменник.

Существует пять основных видов рекуператоров воздуха:

1. пластинчатый (металлический и влагопроницаемый);
2. роторный;
3. камерный;
4. рекуператор с промежуточным теплоносителем;
5. тепловые трубки;

Задача создания эффективных и не дорогих теплообменных аппаратов, в частности рекуператоров, актуальна в настоящее время во всём мире. Одним из путей её решения является повышение интенсивности теплообмена устройств в основном за счёт развития их теплопередающих поверхностей. Так, например, для увеличения поверхностей теплообмена трубчатых теплообменников широко используют спирально-оребренные трубы. Но даже при оребрении трубчатые рекуператоры имеют недостаточно высокую эффективность, значительные габариты, вес, стоимость.

В 30-е годы прошлого столетия широкое распространение получили пластинчатые теплообменники. В этих конструкциях используют насадку из набора тонкостенных плоских листов. Необходимая поверхность теплообмена обеспечивается за счёт большого количества этих листов, при этом либо устройство должны иметь большой объём, либо зазоры между пластинами должны быть весьма малыми.

Пластинчатые типы рекуператоров до сих пор являются основными конструкциями низкотемпературных устройств теплообмена, в том числе потому, что обычно их эффективность достигается применением алюминиевых пластин, однако, именно поэтому их почти не применяют для высокотемпературных процессов.

При строительстве коттеджа, всегда стоит подумать обо всём, что сделает проживание в нём приятным и функциональным, то есть о вентиляции, канализации и газоснабжении. Многие считают, что вентиляция коттеджей не так важна, как её наличие в городской квартире, но это не так. На самом деле, вентиляция коттеджей – важный фактор, при отсутствии которого все проживающие в доме будут чувствовать дискомфорт, причём очень явный.

Одним проветриванием помещений тут не обойтись, так как санузлы, если они находятся в доме, сквозняком не проветришь, а значит, сырость и плесень там гарантированы. Хотя бы это, даёт основание для того, что вентиляция коттеджей должна иметь место даже в дачном доме, несмотря на то, что он используется только в определённый период.

На самом деле, проектирование вентиляции не потребует лишних затрат, если оно происходит во время строительства здания, потом же, проектирование вентиляции будет стоить дороже и выглядеть будет крайне неаккуратно. При этом необходимо применить систему рекуперации, обеспечивающую экономное функционирование систем вентиляции.

Сама концепция вентиляционных систем, в которых обеспечивается пассивный нагрев свежего воздуха, ориентирована на снижение платы за отопление. Но в плане оснащения энергоэффективных домов рекуперация – это и экологически чистый способ нормализации микроклимата. Производители выпускают специальные линейки, в которых используются безопасные и эффективные в плане рекуперации материалы. В частности, последние модели получают трёхступенчатые теплообменники, выполненные из непористых ультратонких мембран.

Такое устройство позволяет отказаться от электрических воздушных нагревателей. Кроме равномерной передачи тепла, подобные устройства также эффективно работают и с влажностью. Они обеспечивают полный возврат влаги в помещение с полным исключением конденсаторов. В результате вентиляция с рекуперацией избавляется и от необходимости установки дренажных водоотводов. Развиваются приточно-вытяжные аккумуляторы тепла и в направлении электронной начинки.

С целью оптимального распределения потоков производители снабжают установки возможностью автоматической регулировки положения межканальных перегородок. В более совершенных моделях предусматривается также настройка скоростных режимов, индикация температурных показателей и контроль степени загрязнённости фильтров с сигнализацией.

Кроме этого, современная вентиляция с рекуперацией предоставляет возможность управления внешним канальным нагревателем без подключения к процессу сторонних устройств. То есть в этом случае обеспечивается дополнительный нагрев воздуха до оптимального показателя. Как и все современные системы вентиляции, модели с рекуперацией предполагают включение в конструкцию очистительных устройств. Так как теплообмен предполагает максимальное сведение исходящего и нагнетаемого воздушных потоков, фильтры в данном случае играют особенно важную роль.

Чаще всего в самих воздуховодах применяются фильтры типа F7, которые исключают прохождение частиц размером в 0,5 мкм. Менее распространены фильтры грубой очистки G3, но в зависимости от конструкции может потребоваться и такое дополнение. Для удобства в обслуживании система рекуперации чаще снабжается фильтрами, изготовленными из пластиков и специальных волокон – такие элементы легко мыть и вытряхивать.

Как уже отмечалось, современные модели также оснащаются индикаторами, которые определяют момент для произведения замены фильтра. Эксплуатация традиционных систем вентиляции не даёт и намёка на энергосберегающую функцию. Как правило, это прожорливые массивные установки, которые вносят существенный вклад в повышение расходов на содержание дома.

Но как всё новое, рекуператоры сложно приживаются на российских просторах. Есть и объективные причины:

• Продолжительные периоды низких температур и как следствие обледенение и снижение эффективности работы рекуператоров.
• Не создано своих предприятий по производству рекуператоров, учитывающих особенности нашего климата.
• Мало специалистов, работающих в этой области.
• Сами строения имеют низкие коэффициенты защиты энергопотерь, что делает неэффективным применение рекуператоров на общем фоне энергопотерь.

Мы делаем только первые шаги в части применения технологий энергосбережения. На этом фоне рекуперация – это почти революционный подход к производству климатического оборудования, предполагающий рациональное использование уже отработанной тепловой энергии. Если в типовой системе реализуется нагрев воздуха по мере его поступления в помещение с помощью отопительного оборудования, то рекуперация позволяет изначально повышать температуру входящих потоков без подключения специальных нагревателей.

Конечно, такие установки имеют свои недостатки, но с ними производители ведут плодотворную борьбу, совершенствуя конструкции рекуператоров.

Может, пора и нашим «Кулибиным» взяться за актуальную тему?

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!