Термин «рекуперация» происходит от латинского корня – recuperatio («снова обрести», «вновь получить), в технике обозначает получение вновь израсходованного материала или ресурса в рамках того же технологического процесса.
Парадокс системы вентиляции помещений заключен в том, что при открытии доступа приточному холодному воздуху удаляется нагретый вытяжной, что приводит к энерготратам. Для уменьшения доли расходов разработаны технические решения, где реализована идея передачи тепла этих воздушных потоков без их смешивания. Чтобы сделать сокращающий траты рекуператор воздуха для дома своими руками, необходимо соблюдать последовательность действий.
Шаг первый – знакомство с принципами работы
Интерес к безопасным и безотходным устройствам привел к исследованиям и теоретическим вычислениям конструкций рекуператоров воздуха. Понятные строителям и проектировщикам формулы и графики на бытовом уровне выглядят так. Устройство по обмену теплом воздушных масс, которые не перемешиваются и движутся по различным магистралям, эффективно, если существует разница температур, но если ее нет — обмениваться нечем. Чем больше площадь теплового контакта, тем лучше результат рекуперации. Последний показатель противоречив: повышение эффективности снижает аэродинамические характеристики системы, и требуются дополнительные решения в виде увеличения длины участка разгона холодного воздуха либо принудительное его нагнетание с соответствующими энергозатратами. Эти тезисы должны применяться, если поставлена задача сделать рекуператор воздуха своими руками.
Шаг 2. Выбор типа устройств
Многообразие решений сводится к четырем простым конструкциям:
- пластинчатые;
- роторные;
- трубчатые;
- камерные.
Пластинчатые рекуператоры — это емкость с набором перегородок, разделяющих два противотока воздуха — холодный приточный и теплый вытяжной, которые увеличивают площадь их теплообмена. Конструктивным недостатком является неизбежное торможение потоков о препятствия и снижение аэродинамических показателей и неизбежность образования конденсата, что заставляет оборудовать их сборниками влаги, отводами и водяными затворами.
Простота, дешевизна и эффективность до 85 % — аргументы для установки в помещениях небольшого внутреннего объема.
Трубчатые конструкции не замедляют перемещения воздуха, так как смонтированы из системы трубок меньшего диаметра внутри имеющегося крупного воздуховода проектных характеристик.
Механизм более эффективный, теплопередача ускоряется, но использование дополнительных материалов приводит к его удорожанию.
В роторных рекуператорах для улучшения теплообмена используется специально размещенный набор вращающихся дисков, нагревающихся в теплых каналах и остывающих в холодных. Недостаток этой схемы — зазоры для беспрепятственного вращения поверхности дисков, которые приводят к незначительному смешению разнонаправленных потоков. Конструкция позволяет контролировать объемы воздуха скоростью вращения ротора, эффективность достигает величин 95 %, что, определяет целесообразность их установки на предприятиях и цехах с большими внутренними объемами.
В камерных рекуператорах удаляемый воздух последовательно нагревает одну половину конструкции. Далее заслонкой его поток перенаправляется во вторую часть воздуховода. По нагретой камере открывается доступ потокам холодного приходящего воздуха. По мере охлаждения стенок цикл повторяется. Применение ограничено из-за возможности загрязнения поступаемого воздуха.
Эти конструкции применяются в промышленности и для самостоятельной установки механизма, когда изготовлен самодельный рекуператор воздуха своими руками, с простейшим устройством и из подсобных материалов. Более сложные схемы с промежуточными теплоносителями и тепловыми трубами малопригодны для домашнего мастера.
Усовершенствования
Перечисленные системы рекуперации работают при естественном перемещении воздушных масс. Улучшение показателей в дальнейших модернизациях достигается принудительной вентиляцией потоков. Более впечатляющие результаты достигаются, если система рекуперации предусмотрена на стадии проектирования строительных работ и все системы контроля климата работают в едином комплексе.
Шаг 3. Место размещения
По месту монтажа устройства для рекуперации бывают потолочные и напольные. Существует вариант стеновой автономной установки, когда он работает независимо от общей системы отопления и вентиляции. В этом случае рекуператоры устанавливаются в помещении, где есть граничащие с атмосферой стены. Потолочное размещение целесообразно при наличии натяжных или подвесных потолков.
В этих технологических полостях все коммуникации будут скрыты, и эстетика жилого помещения не пострадает.
Напольное размещение предполагает установку конструкции в технических помещениях совместно с системами кондиционирования или отопления воздухом. Производительность этих схем неограниченная, но требует грамотно разработанной сопутствующей обвязки. В отличие от потолочного размещения, этот способ дешевле и легче по трудозатратам.
Иногда так решается проблема охлаждения помещения с ограниченным объемом при работе в нем мощного источника.
Шаг 4. Способы управления
Рекуператор как часть системы регулирования климата внутри жилых помещений управляется как в ручном, так и в автоматическом режиме, в зависимости от особенностей конструкции. В простом случае — это регулирование воздушных потоков в ручном режиме заслонками, при наличии вентиляторов — изменение их режимов работы приборами управления автономно или автоматически при подключении к приборам общедомового контроля температуры и влажности.
Шаг 5. Разработка плана действий
Чтобы сделать рекуператор воздуха своими руками, начать следует с теории. Рассчитывают его необходимую мощность, исходя из норматива 60 кубометров приходящего воздуха в помещении на одного постоянно присутствующего человека, по формуле:
- Потребность в кубометрах = 0,335 х 60 х Количество людей х Разница температур исходящего и входящего воздуха (ориентируясь на данные метеослужбы о минимальных ее значениях за последние годы).
Расчет для двух человек и разницы температур на улице и внутри в 15 градусов (0,335 х 120 х 15) показывает, что планируемая к установке система должна обеспечить приток 603 кубов воздуха.
Далее разрабатывается план, как сделать рекуператор воздуха своими руками, принимая во внимание:
- сложность изготовления выбранного механизма;
- стоимость материалов;
- эксплуатационные расходы;
- затраты при обслуживании.
Итоги планирования оформляются в виде таблиц и рабочих чертежей. Далее наступает последний шаг – реализация планов. Для разных видов помещений он различен.
Рекуператор воздуха для квартиры своими руками
Квартиры отличаются небольшим внутренним пространством, отсутствием ярусности, чердачных помещений, поэтому нет потребности в мощных климатических установках. Но для изготовления даже простых рекуператоров воздуха своими руками чертежи необходимы, они позволят избежать лишних трат и усилий при установке.
Для квартиры удобнее всего будет монтаж автономного пластинчатого рекуператора со стеновым размещением. Потребуются материалы (оцинковка толщиной не толще 1,5 мм и площадью до 10 кв. м, поликарбонат или пластик, ДСП, дерево, оргстекло, герметик, саморезы) и инструменты из арсенала домашнего мастера: шуруповерт, электрический лобзик для дерева, ножницы по металлу, болгарка, перчатки.
Сделать рекуператор воздуха своими руками можно в три этапа:
- Нужно изготовить теплообменник из оцинкованных пластин.
- Поместить его в короб.
- Зафиксировать элементы конструкции.
Рабочим телом для обмена тепла являются оцинкованные пластины прямоугольной или квадратной формы. Сначала делают разметку, определенную чертежом на этапе планирования, затем их вырезают и собирают в кассету из 30–50 слоев. Зазор, необходимый для циркуляции воздушных потоков, обеспечивается приклеенными деревянными рейками по центру и двум параллельным сторонам. Каждая пластина кассеты при укладке поворачивается на 90 градусов и склеивается с предыдущим с помощью этих трех реек. Стальные уголки, закрепленные саморезами по ребрам, придают жесткость полученному теплообменнику. Получившаяся конструкция имеет два расположенных крест-накрест равноценных воздуховода, к которым крепятся переходные фланцы. По размерам кассеты изготавливается короб с внутренней перегородкой для разделения теплого и холодного потоков и технологическими отверстиями для подведения и отвода воздушных масс.
Кассета жестко закрепляется, сверху прикрывается крышкой, швы герметизируются, и конструкция размещается на запланированном месте.
При изготовлении пластинчатого рекуператора воздуха своими руками основное внимание следует уделить способам удаления конденсата из системы. Проще всего прикрепить водоотводные трубки с выводом их на улицу по типу кондиционеров.
Рекуператор воздуха для частного дома своими руками
Потребности частного дома в улучшении внутреннего климата больше, поэтому лучше проектировать централизованную систему с принудительной вентиляцией. Сложность конструкций зависит от количества и функций помещений, количества жильцов и типа установленного устройства. Для больших объемов целесообразнее применение самостоятельно изготовленного трубчатого или коаксиального рекуператора воздуха. Своими руками изготовленная система позволяет экономить до 10 % общего энергопотребления в отопительный сезон.
Для изготовления потребуются материалы (сантехническая пластиковая или металлическая труба диаметром 15 см и металлические трубки меньшего диаметра, переходники для воздуховодов, герметик) и инструменты (дрель, болгарка, разметочный карандаш, перчатки). По месту размещения определяются размеры пластиковой или металлической трубы, которая будет каналом для согреваемого воздуха. Из пластика изготавливаются заглушки для размещения металлических трубок, которые и будут служить рабочим телом. Фиксация их происходит в просверленных отверстиях, а количество ограничивается только размерами канала, куда и помещается собранный теплообменник. Все соединения закрепляются и герметизируются.
Применение сложных теплообменников
Существуют конструкции, состоящие из двух радиаторов и циркулирующей между ними жидкости, выполняющей теплообменные функции. Применение их ограничивается стоимостью комплектующих деталей и громоздкостью, но они функциональны и продуктивны. Фреоновые с испарением теплоносителя энергонезависимы, но работоспособны в определенном температурном диапазоне, другие нуждаются в принудительной циркуляции жидкости.
Планирование систем при постройке дома
Идеи, как сделать рекуператор самому, возникают при модернизации жилища, но самые продуктивные решения возможны на стадии проектирования и последующего строительства. Если с самого начала встроить воздушные каналы в схему управления климата, то КПД будет максимальным.
Но это требует предварительных расчетов и профессионального проектирования приточно-вытяжной вентиляции.
Рекуператор для охлаждения
Разбираемые примеры рассматривались для снижения затрат в отопительный сезон, но система рекуперации работает и в летнее время для охлаждения приточного теплого воздуха.
Если собрать конструкцию из роторного рекуператора и встроенного теплового насоса, то она сможет стать альтернативой кондиционеру.
