Роторный рекуператор: устройство и принцип работы теплообменника, известные модели, плюсы и минусы агрегата

Особенности

Роторный рекуператор имеет в своей конструкции вращающийся с заданной скоростью теплообменник.

В нем присутствуют два канала – вытяжной и приточный. Именно они позволяют обеспечивать качественную вентиляцию.

К плюсам роторных моделей рекуператоров можно отнести следующие моменты:

  • очень высокий коэффициент полезного действия (КПД 70-90%), особенно в зимнее время;
  • уменьшение времени работы кондиционера в летнее время, за счет эффективного охлаждения помещения;
  • процесс рекуперации полностью автоматизирован;
  • нет необходимости беспокоиться о конденсате, так как отсутствуют циклы оттаивания.

Однако, как и у любых технически приспособлений, у рекуператоров роторного типа есть и свои минусы, среди них:

  • высокая, по сравнению с другими моделями, стоимость;
  • есть некоторый шум при работе;
  • может происходить смешивание холодного и горячего воздуха;
  • некоторые модели имеют очень большие габариты, что делает невозможным их использование в маленьких помещениях;
  • устройство требует частого обслуживания, так как состоит из множества подвижных элементов, которые иногда могут выходить из строя.

Существует несколько видов роторных рекуператоров.

  • Сорбционные. В этих моделях в качестве сорбента используется силикагель. Благодаря этому материалу барабан роторного рекуператора отлично впитывает влагу, не позволяя конденсату образовываться и нарушать работу устройства.

  • Эпоксидные. Такой тип покрытия внутренней части рекуператора позволяет защитить алюминиевый барабан от агрессивного воздействия некоторых химических соединений в воздухе. Рекуператор с эпоксидным покрытием отлично противостоит влиянию морской соли, хлора и химических реагентов в условии крупных производств.

  • Энтальпийные. В этом типе приборов внутренний барабан покрыт материалом, который поглощает не только влагу, тем самым не давая образовываться конденсату, но и тепловую энергию.

  • Конденсационные. На таких моделях специальное покрытие на барабане отсутствует. Они не способны отводить конденсат, отсюда и их название.

  • Антибактериальные. В этом случае на внутреннюю поверхность рекуператора наносится специальная пропитка с антимикробным действием. Такое устройство способно очистить и защитить воздух в помещении от 600 видов известных патогенов.

В обычных (непроизводственных) условиях чаще всего используются самые бюджетные, конденсационные рекуператоры.

    Если в помещении высокие показатели влажности, то оправданно устанавливают гигроскопические роторные модели. Другие виды предназначены в большей степени для обеспечения эффективной вентиляции помещения на вредных производствах.

    Принцип работы

    Роторный рекуператор работает на схеме передачи тепла от вытяжных потоков к приточным. Свежий воздух, попадая в ротор, нагревается под действием пластин и проникает в помещение. Прибор работает от сети, а настройка позволяет подобрать оптимальную скорость движения ротора. Два потока воздуха не смешиваются друг с другом, но взаимодействуют и именно за счет разницы температур и происходит теплообмен. Горячий воздух в рекуператоре охлаждается, а холодный – нагревается.

    Чем отличается от пластинчатого?

    Пластинчатые рекуператоры явно проигрывают роторным моделям, главным образом из-за отсутствия у них электропривода. В пластинчатых устройствах можно лишь изменить направление пластин и ограничить либо увеличить пропускную способность. В роторных приборах все устроено лучше. Он более гибок в настройках, не промерзает в зимнее время и показывает лучшие результаты по энергосбережению в сравнении с пластинчатыми моделями. Как следствие, последние стоят значительно дешевле роторных моделей.


    Как устроен роторный рекуператор?

    Данный прибор представляет по форме цилиндр и состоит из основного элемента – алюминиевого ротора, скомплектованного из ровных и гофрированных пластинок. Алюминиевый ротор закрыт корпусом, сделанным из оцинкованной стали.

    Роторный рекуператор воздуха
    Роторный рекуператор воздуха

    Помимо этого, в состав устройства входят приводной механизм, имеющий ремень для вращения, а также осевые подшипники, датчик (сенсор) контроля вращения самого ротора и уплотнительная лента. Последняя предназначена для изоляции воздушных масс.

    Принцип работы

    Принцип работы устройства достаточно прост. В работу устройство приводится путем задействования клиноременной передачи. Если изделие эксплуатируется при высоких температурах, то электродвигатель монтируют вне корпуса аппарата-теплообменника. Также в этом случае вместо ремня используют цепь.

    Внутри роторного теплообменника происходит передача тепла от нагретого газа к холодному. За это отвечает вращающийся ротор-цилиндр, который изготовлен из небольших металлических пластин. Впоследствии горячий газ прогревает эти пластины, а затем пластины уходят в поток охлажденного газа, после чего передают ему тепловую энергию.

    Принцип работы роторного рекуператора (видео)

    Виды по покрытию роторного барабана

    Существует классификация рекуператоров по типу покрытия роторного барабана. На данный момент существует пять видов изделия:

    • конденсационный вид – в этом случае ротором выступает алюминиевый барабан, который не имеет покрытия и может отводить только тепловую энергию воздушных масс, а вот теплоту влаги воздушных масс он перемещать не способен;
    • гигроскопический вид – в этом случае барабан покрывается специальным гигроскопическим покрытием, которое имеет сорбирующие свойства – барабан во время работы собирает влагу, после чего переносит ее из потока в поток, во время чего происходит удаление и влаги, и скрытой теплоты воздушных масс;
    • сорбционный тип – в этом случае речь идет о модификации гигроскопического типа с применением покрытия в виде силикагеля – данный сорбент имеет огромную площадь поверхности, примерно 800 м2/г, что делает его крайне мощным средством для впитывания влаги;
    • эпоксидный вид – такое покрытие используют в случаях, когда необходимо дополнительно защитить алюминиевый барабан от возможных деструктивных воздействий, находящихся в обрабатываемом воздухе химических соединений (например, если воздух в помещении содержит хлор или различные пары, вроде аммиачных);
    • антибактериальный вид – в этом случае барабан защищается антибактериальным покрытием, которое способно противостоять примерно шестистам видам патогенных и непатогенных микроорганизмов (обычно такое покрытие требуется для энтальпийных роторов).

    Виды по области применения

    Сейчас имеется три основных вида рекуператоров воздушных масс, различающихся по сфере эксплуатации и по дополнительной «начинке».

    Виды изделия:

    1. Стандартный вид. В данном случае наблюдается разделение регенератора на несколько секторных частей (от 4 до 12). Такой вид устройства применяется для выведения излишней теплоты уже отработанного воздуха. Также такое устройство переносит влагу при отработке воздушных потоков ниже температуры «точки росы».
    2. Высокотемпературный вид. Данный вид устройства используется для выведения прогретых воздушных потоков, исходная температура у которых достигает примерно +250 градусов.
    3. Энтальпийный вид. Данное устройство используется для отвода полной тепловой энергии, но помимо этого устройство также осуществляет передачу влаги.

    Принцип работы рекуператора воздуха
    Принцип работы рекуператора воздуха

    Также рекуператоры разделяются еще и по конструктивному исполнению. В этом плане существует два вида изделия: горизонтальный и, соответственно, вертикальный ротор.

    Типы рекуператоров

    При изготовлении устройства своими руками, следует определиться с его типом. Существуют несколько разновидностей рекуператоров:
    ­

    • роторный;
      ­
    • пластинчатый;
      ­
    • рециркуляционный водяной;
      ­
    • камерный;
      ­
    • фреонный.

    Роторный

    Роторный рекуператор состоит из гофрированных пластин стали. Внешне конструкция представляет собой цилиндрическую емкость. Вращающийся барабан пропускает поочередно теплые и холодные потоки. В процессе работы происходит нагревание ротора, который отдает тепло холодному воздуху. Роторный аппарат обладает высокой экономичностью. Можно устанавливать необходимое количество оборотов ротора и регулировать мощность. К преимуществу относится возможность использования такого типа в течение всего года, поскольку на нем не образуется ледяная корочка.

    К недостаткам относится габаритность конструкции. Она требует наличия большой вентиляционной камеры.

    Пластинчатый

    Пластинчатый рекуператор состоит из алюминиевых, пластиковых и изготовленных из специальной бумаги пластин. В некоторых моделях потоки воздуха движутся перпендикулярно друг к другу, в других перемещаются в противоположных направлениях.

    Если в конструкции используются алюминиевые пластины, то система характеризуется невысоким коэффициентом полезного действия. Связанно это с тем, что прибор часто замерзает и нуждается в регулярном оттаивании. К преимуществу относится его невысокая стоимость. Кроме алюминиевых пластин, допускается использовать оцинкованную сталь.
    Теплообменники из пластика обладают большей отдачей, но и дороже стоят.

    Если материалом является специальная бумага, то отдача у такого оборудования высокая. Однако имеется существенный недостаток: прибор нельзя использовать во влажном помещении. Образующийся конденсат пропитывает бумажные слои.

    Рециркуляционный водяной

    Отличительной особенностью такого типа является разведение приточного и вытяжного теплообменников. При помощи антифриза или воды тепловая энергия переносится из вытяжной части в приточную.

    Система имеет свои преимущества:
    ­

    • отсутствие вероятности смешивания потоков;
      ­
    • разведенные теплообменники облегчают работу на стадии проектирования;
      ­
    • возможность объединения нескольких приточных или вытяжных потоков в единый.

    Недостатки:
    ­

    • необходимость наличия водяного насоса;
      ­
    • рекуператоры способны только на теплообмен, а влагообмен невозможен.

    Камерный

    Оба потока направляются в единую камеру. Она разделена перегородкой. После нагрева одной части идет разворот перегородки. Нагретая часть, которая обогревает помещение, начинает принимать приточный воздух. К недостатку относится высокая вероятность смешивания воздушных потоков, что приводит к их загрязнению.

    Фреонный

    Основан на физических характеристиках фреона, который располагается в герметично запаянных трубках. В начале трубы идет нагревание воздуха вместе с фреоном, который закипает и испаряется. Тепло перемещается дальше. Пары фреона, соприкасаясь с холодными потоками, конденсируются. Затем цикл повторяется.

    Соперники роторного рекуператора

    Есть и другие разновидности рекуперативных теплообменников, которые нередко становятся элементами приточно-вытяжных систем.

    Пластинчатые

    Роторный рекуператор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

    Эти приборы самые популярные, потому что относительно просты, им не нужна электроэнергия и серьезное обслуживание. Низкая стоимость — еще одно большое преимущество. Такие приборы — теплообменники, состоящие из большого количества пластин, между которыми оставлены минимальные расстояния. Материалы для их изготовления сильно различаются: это может быть металл, пластмасса либо целлюлоза. Рекуперация в устройствах происходит в разных плоскостях, поэтому потоки теплого и холодного воздуха не смешиваются.

    Минус есть — это скопление конденсата, промерзание в сильные холода, поэтому приборам зимой требуется регулярное оттаивание. По этой причине в морозы вентиляционную установку отключают, либо устанавливают дополнительный элемент — подогреватель приточного воздушного потока.

    Водяные

    Роторный рекуператор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

    Если называть их корректно, то они гликолевые, спиртовые, так как обычная жидкость в зимнее время быстро замерзнет. Это оборудование состоит из двух теплообменников, которые соединены жидкостным контуром. Такие элементы устанавливают на расстоянии друг от друга, поэтому воздушные потоки тоже не смешиваются.

    Еще одно достоинство прибора — минимальное отложение жиров, а значит, меньшая пожароопасность. По этой причине их часто устанавливают в кафе и ресторанах, даже в горячих цехах. Недостатки у устройства есть — это самые большие габариты, не слишком впечатляющая эффективность, едва превышающая 50%, высокая цена из-за необходимости дополнительного оборудования — теплового насоса.

    Роторный рекуператор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

    Другие виды — камерные, трубчатые рекуператоры — не используют для устройства вентиляции в частных домах, поэтому их описывать большого смысла не имеет. Если рассматривать это «трио» претендентов в качестве моделей для самостоятельной сборки, то лидер один — это простой пластинчатый прибор.

    Как увеличить КПД

    Аккуратная сборка и внимание к деталям при создании самодельного утилизатора тепла позволят достичь неплохих показателей эффективности. Однако собранный рекуператор воздуха своими руками можно существенно улучшить и повысить его КПД. Для этого при расчетах конструкции и воплощении ее необходимо предусмотреть следующие нюансы:

    1. Максимальная герметизация устройства;
    2. Использование качественных теплоизолирующих материалов;
    3. Увеличить размеры рекуператора, площадь теплообменной поверхности. Так уменьшится скорость проходимого воздуха через устройство, а соответственно позволит ему лучше прогреться или остыть;
    4. Использование гофрированных пластин или пластин с выштамповками, что существенно увеличит площадь теплообменной поверхности при сохранении общего объема устройства;
    5. Увеличение объема вытяжки по сравнению с притоком. Так, больший объем выходящего воздуха лучше передаст тепло меньшему объему входящего.

    Рекуператор воздуха своими руками – это простой, доступный, дешевый и действенный способ экономить дорогостоящую тепловую энергию и эффективно расходовать невосполнимые природные ресурсы.

    Эффективность рекуператора

    Важнейшей характеристикой рекуператора является его эффективность. Она показывает, как сильно рекуператор смог нагреть приточный воздух относительно идеального варианта. За идеальный вариант при этом принимается случай, когда приточный воздух нагрет до температуры вытяжного воздуха. На практике такой вариант недостижим, и нагрев происходит до некой промежуточной температуры Tп. Формула эффективности выглядит следующим образом:
    K=  (T_П-Т_Н)/(T_В-Т_Н ), где:

    • ТП – температура приточного воздуха после рекуператора, °С,
    • ТН – температура наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
    • ТВ – температура вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

    Данная формула учитывает изменение явного тепла в потоках воздуха. Однако у потоков может меняться и относительная влажность, и тогда лучше прибегать к расчёту эффективности рекуператора по полному теплу. Формула схожа по виду с предыдущей, но отталкивается от энтальпий потоков воздуха:
    K=  (I_П-I_Н)/(I_В-I_Н ), где:

    • IП – энтальпия приточного воздуха после рекуператора, °С,
    • IН – энтальпия наружного воздуха (приточный воздух до рекуператора), °С,
    • IВ – энтальпия вытяжного воздуха до рекуператора, °С.

    Первая формула позволяет быстро оценить эффективность рекуперации. Для более точных результатов следует использовать вторую формулу.

    Преимущества и недостатки рекуператоров разных типов

    Преимущество рекуператоров очевидно – они позволяют существенно сэкономить на нагреве приточного воздуха зимой и охлаждении приточного воздуха летом.
    Среди недостатков рекуператоров выделяют следующие:

    • Они создают дополнительное аэродинамическое сопротивление в сети. Действительно, как любой другой элемент в сети вентиляции, рекуператоры имеют некоторое сопротивление, которое следует учитывать при выборе вентилятора. Впрочем, это сопротивление не велико (обычно не более 100 Па), и к существенному увеличению мощности вентилятора не приводит.
    • Рекуператоры повышают как стоимость вентиляционной установки, так и стоимость её обслуживания. Как и любое другое решение, направленное на повышение энергоэффективности системы, рекуператоры стоят определенных денег и требуют регулярного технического обслуживания. Однако опыт многократно доказал, что затраты на рекуперацию тепла гораздо ниже получаемой выгоды.
    • Роторные, камерные и в гораздо меньшей степени пластинчатые рекуператоры имеют один недостаток, который может быть критичным на некоторых объектах – в них возможны перетечки потоков воздуха. В этом случае опасность представляет перетекание вытяжного воздуха в приточный. Такие перетечки нежелательны в системах вентиляции чистых помещений и не допустимы, например, в инфекционных отделениях больниц и операционных. Причиной служит опасность перетекания вирусов, которые попали в вытяжку из какого-либо помещения, в приточный поток воздуха с последующим распространением по всем помещениям объекта. Как результат, на таких объектах применяют рекуператоры с промежуточным теплоносителем или фреоновые рекуператоры.
    • Рекуператоры увеличивают габариты вентиляционной установки. В первую очередь это касается пластинчатых рекуператоров, так как они представляют собой воздухо-воздушные теплообменники и имеют достаточно крупные размеры. Кроме того, это касается рекуператоров с промежуточным теплоносителем ввиду наличия двух отдельных теплообменников, двух линий трубопроводов и узлов обвязки возле каждого из теплообменников

    Собственноручное изготовление

    Рекуператор своими руками – это совсем не сложная задача для мастеров. Однако обычному человеку перед изготовлением стоит уяснить некоторые правила:

    • Первое – произвести точный расчет параметров необходимого вентиляционного прибора.
    • Второе – обзавестись всеми необходимыми материалами и инструментами.
    • Третье – продумать возможные способы крепления рекуператора и приобрести или изготовить нужное количество крепежных элементов.

    Лучше всего для изготовления корпуса применять стальные листы, а для вращающегося ротора – алюминиевые. Важно помнить, что автоматизация процесса рекуперации требует установки мотора. Для запускания ротора устанавливается клиноременная передача. Также рекомендуется подумать и о надлежащей шумоизоляции прибора, для чего может использоваться минеральная вата, стекловолокно, силиконовый герметик.

    Само по себе изготовление роторного рекуператора – абсолютно не сложное, однако требует проведения точных расчетов. Поэтому если Вы не очень хорошо разбираетесь в данном вопросе – лучше проконсультируйтесь у профессионалов.

    Управление рекуператором

    роторный рекуператор принцип работы

    Роторный механизм редко управляется отдельно от основной приточно-вентиляционной системы. В новейших конструкциях применяется возможность электронного управления устройством через контроллерный пульт. В автоматическом режиме владелец может задавать такие параметры, как скорость вращения, процентное соотношение между объемами впуска и выпуска воздуха, степень очистки, временные рабочие интервалы и т. д. Параметры работы механизма отслеживаются с помощью датчиков, которые, в частности, фиксируют пропускную способность оборудования. Также приточная установка с роторным рекуператором может настраиваться на специальные режимы эксплуатации. Одним из современных режимов такого типа является работа в условиях поддержания постоянного давления воздушной среды. Данная программа позволяет исключить риск перегрузки электропривода с последующим перегревом.

    Обслуживание устройства

    Поверхности ротора и самого корпуса требуют регулярной очистки. Пластины очищаются и при необходимости дополнительно обрабатываются антикоррозийными составами. Также следует регулярно проверять направленность вращения ротора, а в приводной системе – качество натяжения ремня. Поскольку рекуператор работает в тесной связке с другими функциональными компонентами вентиляции, то важно проверять и их состояние тоже. В частности, ревизии подвергается фильтр, воздуховодные каналы, пылеуловители, клапаны с датчиками и т. д. Если есть возможность, то роторный рекуператор будет не лишним изъять из места установки и полностью проверить на герметичность. Дело в том, что при наличии даже незначительных зазоров резко ухудшается качество поступающего воздуха.

    роторные пластинчатый рекуператор

    Инструкция о том, как сделать рекуператор своими руками

    Создать рекуператор воздуха своими руками для человека, умеющего ими правильно пользоваться, вполне посильная задача. Наиболее подходящим для этой цели специалисты называют пластинчатый рекуператор. Этот тип утилизатора наиболее распространен, особенно его самодельные модели. Недостатки конструкции, среди которых называют обмерзание теплообменника при низкой температуры воздуха на улице и пересечение труб воздуховодов, компенсируются дешевизной и простотой конструкции.

    Чтобы смастерить рекуператор воздуха своими руками важны такие материалы, как:

    1. металлический лист (оцинкованная жесть, кровельный лист, оцинкованное железо или любой другой листовой металл) площадью 3–4 м2;
    2. пробка, деревянная рейка или текстолит;
    3. металлический лист или аналогичный материал для создания корпуса;
    4. пластиковые фланцы с наконечниками, соответствующие диаметру труб вентиляции;
    5. герметик;
    6. утеплитель;
    7. силикон.

    Создание рекуператора воздуха своими руками проходит в несколько шагов:

    1. Листы металла нарезаются на пластины размером 20 х 30 см. Рекомендуется использовать не менее 3–4 м2 металла. Особое внимание уделяется нарезке. Пластины должны быть нарезаны практически идеально ровно, чего не добиться ножницами по металлу. Инженеры рекомендуют использовать ножовку по металлу или болгарку. Пластины укладывать одну на другую, обеспечивая зазор не менее 4 мм. Для этого проклеивать рамками из термоизоляционного материала (пробка, деревянная рейка, текстолит) по контуру пластин, обеспечивая отверстия для потока воздуха в соответствующем направлении, чередуя перекрестные потоки. По окончанию укладки пластин, все щели пройти герметиком нейтрального состава.
    2. Корпус изготавливается из жести или другого листового металла. Он представляет собой короб подходящего размера, чтобы плотно вместился полученный блок из пластин. В стенках короба прорезать отверстия, в которые вставить заранее приготовленные пластиковые фланцы, соответствующие диаметру воздуховодных труб. Щели необходимо тщательно герметизировать, чтоб не допускать потерь эффективности устройства.
    3. После высыхания герметика полученный блок из пластин разместить в корпусе.
    4. Поверх полученного корпуса с уложенным блоком пластин рекомендуется уложить теплоизоляцию (пенопласт, стекловата). Всю полученную конструкцию можно дополнительно упаковать в деревянный ящик.

    Рекомендуемая скорость потока воздуха составляет 1 м/с.

    Согласно подсчетов специалистов при суммарной площади теплоотдающей поверхности в 3–4 м2 и производительности 150 м3/ч эффективность такого рекуператора должна составить от 50 до 60%.

    Зимой при отрицательных температурах на улице существует вероятность обморожения пластинного блока утилизатора. Чтобы избежать блокировки работы рекуператора на длительный период рекомендуется предусмотреть байпас. Тогда, переключив на него входящий поток воздуха, система быстро оттает благодаря температуре выдуваемого теплого воздуха.

    Для удобства определения обморожения системы можно предусмотреть датчик изменения давления. Однако, поможет и периодическая профилактика перекрыванием холодного воздуха и прогревом системы пластин.

    Ввиду того, что в рекуператоре оседает конденсат, конструкцию рекомендуется оснастить шлангом для слива воды.

    Заключение

    Механизм рекуперации воздуха является простейшим способом согрева помещения. Холодный уличный воздух подвергается предварительному обогреву практически без дополнительных энергозатрат. Разумеется, роторные рекуператоры воздуха при подключении к сети потребляют энергию для своей функции, но она расходуется в целом на обеспечение циркуляции потоков. Тот же пример с пластинчатыми рекуператорами показывает, насколько малоэффективна в работе может быть установка без электропривода. Также энергообеспечение требуется для питания управляющей инфраструктуры, которая обеспечивает работу всего приточно-вентиляционного комплекса. Обычно это минимальные затраты, но в результате они значительно упрощают процесс эксплуатации оборудования.

    Источники

    • https://stroy-podskazka.ru/rekuperator/o-rotornyh/
    • https://climatdoma.net/ustroystva/ustanovki/rotorniy-rekuperator-vozduha.html
    • https://remboo.ru/inzhenernye-seti/ventilyatsiya/rekuperator-vozduha-svoimi-rukami.html
    • https://dom-i-remont.info/posts/ventiljacija/rotornyj-rekuperator-ustrojstvo-princzip-raboty-plyusy-i-minusy/
    • https://v-teplo.ru/rekuperatorov-vozduha-svoimi-rukami.html
    • https://dantex.ru/articles/rekuperatory-vozdukha-vidy-i-printsip-raboty/
    • https://TopVentilyaciya.ru/ventilyaciya/elementy/rotornyj-rekuperator.html
    • https://FB.ru/article/339574/rotornyiy-rekuperator-printsip-rabotyi-ustanovka

    [свернуть]
    Ссылка на основную публикацию
    Похожие публикации
    Adblock
    detector