Как устроен пластинчатый рекуператор, и как его можно сделать самостоятельно?

Чтобы частично снизить затраты на отопление зимой и кондиционирование летом, могут использоваться рекуператоры. Это приточно-вытяжные приборы, в которых воздух может частично подогреваться без использования дополнительной энергии (теплой воды, электронагревателей). Такие вентиляционные приборы набирают популярность в Европе, где коммунальные услуги обходятся дороже, и экономить нужно более вдумчиво.

Конструктивно рекуператоры делятся на несколько видов, в зависимости от исполнения теплообменника. Ниже мы рассмотрим строение и прочие нюансы использования моделей пластинчатого типа.

Что такое пластинчатый рекуператор: устройство

Конструктивно это прямоугольная или квадратная коробка (корпус) с 4 патрубками, к которым подводятся воздуховоды. 2 патрубка расположены на 1 торце корпуса, еще 2 — на противоположном. С каждой стороны один патрубок предназначен для приточного воздуха, второй — для воздуховода от вытяжки.

Корпуса делаются из алюминия или оцинкованной стали.

Внутри корпуса стоит блок кубической формы, собранный из большого количества (несколько десятков) тонких (толщиной до нескольких миллиметров) пластин. Между ними сделаны зазоры (щели) по 2-4 мм. Пластины могут выполняться из разных материалов — сталь, целлюлоза или пластик. Этот блок — теплообменник, который и будет передавать тепло между потоками свежего и отработанного воздуха.

Зазоры расположены поочередно перпендикулярно друг другу. Половина зазоров «направлена» к патрубкам притока, вторая половина — к патрубкам вытяжного воздуховода. Таким образом воздух через них проходит, не перемешиваясь.

Расположение теплообменника и проходящих сквозь него потоков проще всего понять по фото ниже.

Также в корпусе есть отверстия для слива конденсата (который в таких рекуператорах выделяется стабильно) и для разморозки.

Дополнительно некоторые приборы могут иметь:

1. Фильтр на притоке.
2. Вентиляторы (и на притоке, и на вытяжке).
3. Нагреватель (на притоке) — чтобы дополнительно подогревать воздух с улицы.

Принцип работы

Принцип работы таких установок выглядит следующим образом. По одному из воздуховодов подается свежий воздух (с улицы, холодный зимой), по другому — удаляется воздух из помещения (нагретый до комфортной для человека температуры).

Теплый воздух, проходя через пластинчатый теплообменник (через зазоры между пластинами), отдает ему свое тепло. За счет него нагревается холодный воздух, который идет по другой половине зазоров, в другую сторону. Такой процесс называют рекуперацией.

Как результат — воздушный поток частично нагревается, но на это не тратится энергия обогревателей (то есть нагрев происходит бесплатно).

Виды по материалу пластин

Характеристики и эффективность прибора во многом зависят от того, из чего сделаны пластины его теплообменника. Это могут быть:

1. Алюминий или оцинкованная сталь. Металлические теплообменники стоят дешево, но быстро обмерзают. За счет этого их КПД меньше, чем у аналогов. Вдобавок из-за обмерзания для них требуется регулярный отогрев.
2. Целлюлоза (специальная бумага). Имеют сравнительно более высокий КПД, но не подходят для помещений с повышенной влажностью (бассейны, сауны, автомойки, а также производственные помещения с влажным воздухом). Под воздействием конденсата бумага, из которой изготовлены пластины, быстро приходит в негодность.
3. Пластик. Имеют высокий КПД (выше, чем у стальных), не боятся обмерзания, как целлюлозные. Из минусов — более высокая стоимость, по сравнению с двумя другими вариантами.

Виды по направлению воздушных потоков

Важный нюанс — устройство теплообменника может исполняться несколькими способами. Отличие заключается в «маршруте» воздушных потоков. По этой характеристике пластинчатые рекуператоры делятся на 3 вида:

1. Прямоточный: оба потока воздуха движутся через теплообменник в одном направлении.
2. Противоточный: оба потока воздуха движутся через теплообменник в противоположных (навстречу друг другу) направлениях.
3. Перекрестноточный (перекрестный): потоки в теплообменнике пересекаются крест-накрест. Такое устройство является самым простым, и за счет этого — распространенным.

Назначение и область применения

Основная задача рекуператора — снижение расходов на поддержание нужной температуры внутри помещения. Зимой такие установки частично подогревают воздух, идущий с улицы, летом — частично его охлаждают.

Могут использоваться как в качестве основного вентиляционного устройства для притока-вытяжки, так и в качестве дополнительного. В качестве основного их можно использовать для небольших построек (к примеру — для частного дома). В качестве дополнительных — можно применять для построек любого масштаба и назначения (от складов до торговых центров).

По факту на территории РФ и стран бывшего СССР такая техника применяется только для нежилых помещений — торговых центров, складов, промышленных объектов, различных заведений, зданий государственных служб, и так далее.

Плюсы и минусы пластинчатых рекуператоров

Достоинства:

• сравнительно простой монтаж и обслуживание;
• долговечность: в рекуператоре нет движущихся частей и электроники (канальные вентиляторы и автоматика подключаются отдельно) — что продлевает срок службы прибора;
• конструкция пластинчатых рекуператоров любого вида — простая по сравнению с другими видами рекуператоров (настолько, что его реально собрать своими руками);
• простота в ремонте (за счет простой конструкции).

Основные минусы моделей с пластиковыми и металлическими теплообменниками:

• образование конденсата при работе;
• обмерзание (из-за образующегося конденсата), из-за которого обязательно нужно предусматривать возможность отогрева;
• КПД — 40-60%, что сравнительно маленький показатель (если ставить внутрь корпуса дополнительные теплообменники, то может повышаться до 85-90%);
• из-за остановок в работе на время оттаивания уменьшается КПД.

Минусы моделей с целлюлозными пластинами:

• невозможность применения в помещениях с влажным воздухом;
• невозможность ремонта теплообменника — испорченные блоки нужно только заменять (что повышает стоимость обслуживания);
• возможность легко повредить пластины (при монтаже, ремонте, обслуживании);
• впитывание запахов, которые могут затем «возвращаться» помещение.

Сравнение с роторным регенератором (видео)

Характеристики и расчет

Из основных характеристик, которые влияют на расчет, можно выделить:

1. Материал теплообменника (рассматривался выше).
2. Количество пластин и размер теплообменного блока (чем больше размер и чем больше пластин — тем выше будет КПД).
3. Длительность пребывания воздушного потока внутри теплообменника (чем дольше — тем больше КПД).
4. Мощность воздушных потоков.
5. Размеры (как самого корпуса, так и диаметры патрубков).

Кто производит и сколько стоит такое оборудование?

На территории бывшего СССР можно встретить приборы таких марок:

1. Вентс.
2. Ровен.
3. 2vv.
4. Korf.
5. Luftmeer.
6. Remak.
7. Shuft.

Приведем примерную стоимость некоторых моделей:

1. Вентс, размер корпуса 400х200 мм, перекрестное прохождение потоков. Материал корпуса — оцинковка, материал пластин — алюминий. Стоимость — около 18 000 рублей (один из самых дешевых вариантов такой техники).
2. Luftmeer, такие же характеристики. Стоимость — около 27 000.
3. Shuft, такие же характеристики. Стоимость — около 19 000.
4. Remak, такие же характеристики. Стоимость — около 30 000.
5. Korf, размер корпуса 500х300 мм, в остальном такие же характеристики. Стоимость — около 32 000.
6. Вентс, размер корпуса 1000х500 мм, в остальном такие же характеристики. Стоимость — около 74 000.

Создание самодельного пластинчатого рекуператора с 3 блоками (видео)

Как сделать пластинчатый рекуператор своими руками?

Поскольку расценки на подобное оборудование начинаются от 300-400$, а само устройство — сравнительно простое, его можно сделать самостоятельно.

Сначала надо рассчитать и найти материал. Список нужных элементов:

1. Лист оцинкованной стали, толщиной 0.5-1.5 мм, общей площадью около 4 м² — для создания пластин. Для удобства работы можно брать отдельные листы прямоугольной или квадратной формы, площадью около 1 «квадрата».
2. Рулон технической пробки, толщина слоя 2 мм — в качестве прокладки, для создания зазоров. Вместо пробки можно взять пластик, оргстекло или деревянные рейки.
3. Любой утеплитель — фольгированная минеральная вата или пенопласт, толщиной около 5 см. Удобнее и безопаснее работать будет с пенопластом.
4. Металлические уголки.
5. Любой листовой металл / лист МДФ / листовой пластик — для корпуса.
6. Силиконовый герметик, клей.
7. Пластиковые фланцы, 4 штуки — для крепления подведенных воздуховодов. Диаметр их должен быть таким же, как диаметр вентиляционных каналов, которые будут подводиться.
8. 1 трубка небольшого диаметра — для отвода конденсата.
9. Болгарка.
10. Крепежи.

Пошагово этапы работы рассмотрим ниже.

Сначала создается самодельный теплообменник:

1. Нарезается около 70 квадратных листов, сторона — 20-30 см. Обязательный нюанс: все пластины должны быть одинакового размера, ровными, без заусенцев и погнутостей. Для этого удобнее всего разрезать листы заготовок на несколько штук, сложить их стопкой и резать так.
2. Нарезаются прокладки — тонкие полоски длиной в сторону пластины. Их понадобится более 200 штук.
3. Берется пластина, и на одну ее сторону приклеивается 3 полоски: 2 по двум противоположным краям и 1 по центру (параллельно остальным).
4. Берется вторая пластина, на любую ее сторону точно так же приклеиваются 3 полоски.
5. Вторая пластина поворачивается относительно первой так, чтобы прокладки на них располагались перпендикулярно друг другу.
6. Прокладки второй пластины промазываются клеем и прижимаются к свободной стороне первой пластины.
7. Берется третья пластина, на любую ее сторону приклеиваются 3 полоски.
8. Третья пластина поворачивается, как первая (по расположению полосок), и клеится сверху второй.

У нас получились 3 пластины, склеенные друг с другом с одинаковым зазором друг между другом. Поскольку зазор создается за счет тонких полосок — между этими полосками остается свободное пространство — именно через него и будет проходить воздух.

Поскольку отверстия между 1 и 2 пластиной «смотрят» в одну сторону, а зазоры между 2 и 3 — в другую (перпендикулярную первой), воздушные потоки будут проходить по разным воздуховодам, не перемешиваясь.

Дальше по такому же принципу (каждая следующая пластина «поворачивается» на 90° относительно предыдущей) пластины собираются друг на друга в полный блок.

Чтобы пластины надежнее скрепились между собой, на время высыхания сверху получившегося блока можно уложить какой-нибудь груз. После этого готовая кассета дополнительно скрепляется уголками.

Затем собирается корпус:

1. Из материала, который вы выбрали для корпуса, делается квадратный ящик. Высота и длина корпуса должна равняться диагонали блока, ширина корпуса — равняться высоте блока.
2. Ящик изнутри утепляется.
3. Все стыки и зазоры промазываются герметиком — чтобы создать полную герметичность конструкции.
4. На 2 стенках друг напротив друга вырезаются по 2 отверстия (для подвода воздуховодов).
5. Крепятся пластиковые фланцы — для подводящих воздуховодов.

Далее — кассету помещают внутрь коробки:

1. В нижней части коробки, по центру, вырезают отверстие небольшого диаметра — для отвода конденсата.
2. Внутрь корпуса укладывается блок пластин. Ставить его надо вертикально — чтобы конденсат собирался внизу, и мог удаляться через отвод.
3. Отмечается место расположения блока, после чего блок достается.
4. По отметкам крепятся уголки — они будут играть роль направляющих, чтобы плотно фиксировать кассету внутри корпуса и по необходимости — доставать ее.
5. Проверяется герметичность между кассетой и стенками корпуса. Если где-то есть зазор — в этих местах нужно добавить утеплителя.

Самодельный рекуператор готов — теперь устройство можно подключать к системе вентиляции.