Опубликовано

Что такое рекуператор роторный?

Роторные рекуператоры воздуха являются регенеративными теплообменниками, использующимися в приточно-вытяжных вентиляционных системах.  Основное предназначение таких устройств – экономия затрат энергии на поддержание оптимального микроклимата в помещении.

Что такое рекуператор?

Рекуператор — лишь часть принудительной вентиляции, поэтому такое «возвращающее» оборудование рассматривают только как элемент общей системы.

Роторный рекуператор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

Незнакомое слово «рекуператор» происходит от латинского «recuperatio», которое означает «возвращение». В нашем случае это часть тепла зимой или прохлады летом. Роторный рекуператор, как и его пластинчатый «коллега», совершает теплообмен: передает тепло от выходящего отработанного воздуха приточному холодному. Или, наоборот, забирает часть тепла от входящего, смешивая его с комфортными прохладными исходящими массами. Результат его рекуперативной зимней «деятельности» — снижение затрат на электроэнергию, тратящуюся на отопление помещений.

Все приборы отличаются конструктивно, призваны выполнять свои задачи, которые в большей степени отличаются масштабами. Если сравнивать два популярных вида устройств — роторный и пластинчатый рекуператор, то последний предназначается для небольших помещений. Первый, герой этой статьи, способен справиться с более серьезной задачей — сделать комфортным помещение достаточно большой площади.

Рассматриваемый теплообменник состоит из стального оцинкованного (алюминиевого для небольших моделей) корпуса, ременного привода и ротора. Основа прибора — барабан, вращающийся с помощью двигателя. Этот цилиндр сделан из двух видов алюминиевой фольги: гладкой и гофрированной (60-120 мкм). Они намотаны друг на друга. В состав роторной конструкции входят осевые подшипники, датчик для контроля вращения ротора, а также уплотнительная лента, изолирующая воздушные потоки.

Внутри барабана располагаются каналы — коаксиальные и треугольные. Его устанавливают перпендикулярно движению воздушных масс. Исходящий воздух оставляет тепло в том секторе ротора, через который проходит. Вращаясь, прибор передает тепловую энергию приточным массам, а сам нагретый сектор охлаждается.

Устройство роторного рекуператора

Роторные рекуператоры имеют достаточно разное техническое устройство и принцип действия. Например, пластинчатый рекуператор зарекомендовал себя идеально подходящим для небольших жилых помещений в домах или коттеджах, благодаря своей простоте, дешевизне, компактных габаритах и отсутствию потребности в электроэнергии. Однако для более масштабных задач, связанных с рекуперацией воздуха в более габаритных помещениях, лучшим образом подойдет роторный рекуператор воздуха.

recuperator

Как видно на приведенной схеме, в основе устройства находится вращающийся барабан (ротор), выполняющий функции теплообменника. Если температура наружного воздуха ниже, нежели в помещении, вытягиваемый из него воздух нагревает ротор, который при вращении отдает полученное тепло наружному воздуху, таким образом осуществляя его подогрев. Воздушные потоки проходят через рекуператор по разделенным вентиляционным каналам, что позволяет практически полностью избежать их смешивания, а теплообмен осуществляется исключительно через вращающийся барабан.

Конструктивно барабан выполнен как набор металлических ячеек, собранных с зазорами для достижения большей площади поверхности теплообмена. Электронная схема, управляющая работой роторного рекуператора, анализирует с помощью датчиков информацию о наружной и внутренней температуре и, управляя скоростью вращения ротора, обеспечивает режим оптимального теплообмена.

Корпус роторного рекуператора

В роторных рекуператорах диаметром до 2620 мм несущие детали корпуса изготовлены из листовой стали. Обычно сталь покрывают сплавом алюминия или цинка для увеличения срока службы. Чтобы получить меньшие размеры ротора, используют профильный алюминий, который позволяет ускорить монтаж оборудования, что особенно важно для сегментных деталей.

Профильный корпус не может превышать в высоту и ширину более 4,2 м. Если требуется установка более мощной конструкции, то прибегают к использованию сварочного аппарата. Для вентиляции корпус выполняется с открытыми сторонами, что облегчает техническое обслуживание агрегата.

Радиальное и поперечное уплотнение предотвращает утечку воздуха. На корпусах из листовой стали монтируются пружины с нулевой жесткостью, которые прижимают к нему скользящие сальники.

В профильном корпусе уплотнение по периметру прижимается двойными пружинами, которые герметизируют ротор. Его вращение обеспечивают электродвигатель и ремень. Существует несколько видов подключения двигателя.

Для постоянного вращения ротора достаточно включить или выключить электрический мотор, поэтому регулировка мощности оборудования невозможна. Но существуют двигатели с регулировкой через блок управления. Для этого используют преобразователь частоты и блок регулировки числа оборотов.

Принцип работы роторного рекуператора

Принцип работы роторного рекуператора воздуха основан на передаче тепла от выходящих потоков к входящим из внешней среды. Свежий воздух попадает между пластинами ротора, нагревается и под воздействием аккумулированного тепла поступает в пространство помещения. Объем входящего и исходящего воздуха соответствует размерам и мощности агрегата.

Обмен тепла зависит от взаимодействия вращающихся пластин с поступающим воздухом. Аппарат работает от электросети. Настройка электропривода позволяет прибору работать в определенном скоростном режиме. При работе теплообменника оба потока воздуха не смешиваются между собой, только влияют друг на друга.

Из-за разницы температуры входящего и исходящего воздуха происходит теплообмен. При этом действии холодный воздух нагревается, а горячий остывает. В отличие от пластинчатых рекуператоров, в роторных механизмах происходит частичное смешивание обеих частей воздуха.

Непосредственно передача тепла происходит во время вращения ротора, когда его лопасти отдают тепло восходящим потокам. Производительность процесса зависит от скорости вращения, которая поддается регулировке. В такой конструкции технически невозможно предотвратить смешивание поступающего и выходящего воздуха.

В отличие от пластинчатых механизмов вращающиеся рекуператоры требуют частого технического обслуживания. Такие механизмы пользуются наибольшей популярностью, так как в них возврат тепла составляет почти 90%.

КПД роторного рекуператора

КПД роторных рекуператоров — 70-85% (87%). Помимо сохранения тепла устройства выполняют еще одну работу: они передают влагу. Для помещений, где постоянно повышен (или понижен) уровень влажности, такое дополнительное оборудование — наилучший вариант.

Полностью изолировать исходящие и входящие потоки друг от друга невозможно технически. Но такую задачу не ставят, потому что смешивается всего около 5%, либо цифра эта немногим больше. Есть возможность изменять скорость вращения теплообменника: для регулировки продуктивности используют преобразователи частоты.

Роторные конструкции более эффективны, чем их пластинчатые соперники, но из-за сложности конструкции и более высокого КПД стоят они совсем недешево. Однако оборудование, благодаря высокой эффективности, окупается за 1-2 года. Его устанавливают в качестве дополнительного элемента вентиляционной системы в помещениях средней площади: в гаражи, офисы, частные дома, на небольших складах.

Виды роторных рекуператоров по способу покрытия барабана

Модели различаются покрытием роторного барабана; рекуператоры бывают таких видов:

  1. Гигроскопическими (энтальпийными). В этих приборах соты алюминиевого барабана покрывают материалом, обладающим сорбирующими (поглощающими) свойствами. Вращаясь, барабан собирает влагу, поэтому может переносить ее из одного потока в другой. В результате утилизируется как конденсат, так и скрытая теплота воздуха.
  2. Сорбционными. Это гигроскопический тип, но с улучшенными характеристиками благодаря инновационному сорбенту — силикагелю. Его главное свойство – повышенная способность впитывать влагу.
  3. Конденсационными. Это самые обычные конструкции. Алюминиевый ротор лишен дополнительного покрытия, поэтому он переносит только тепловую энергию, а полностью перемещать влагу не в состоянии.
  4. С эпоксидным покрытием. Оно предназначается для защиты алюминиевого барабана от химических соединений, находящихся в воздухе. Например, от концентрации морской соли, хлора в бассейнах, от паров на химическом производстве.
  5. С антибактериальным покрытием. Оно способно остановить около 600 видов микроорганизмов. Такую защиту наносят на энтальпийные роторы, на барабаны с эпоксидным покрытием.

В быту обычно используют обычные конденсационные приборы, гигроскопические — там, где постоянно повышенная влажность. Остальные виды приобретают для помещений с неблагоприятными (вредными) условиями труда. Роторные рекуператоры отличаются по внешнему виду, различно их конструктивное исполнение: они могут быть как вертикальными, так и горизонтальными.

Виды роторных рекуператоров по области применения

Сейчас имеется три основных вида роторных 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.

Как выглядит роторный рекуператор: фото

На фото ниже показан внешний вид и схема движения воздушных потоков через роторный рекуператор.

Где применяются роторные рекуператоры?

Сфера применения роторных рекуператоров достаточно обширна, их преимущественно используют для крупных промышленных объектов, однако они могут применяться и в частных зданиях (для дома, но очень редко). Также их можно применять как в жилых, так и в нежилых помещениях.

Сферы применения:

  • вентиляционные системы больших нежилых зданий – например, в торговых центрах (в отделе хранения продукции), на складах;
  • вентиляционные системы больших жилых зданий – например, в образовательных учреждениях, в различных государственных зданиях, в заведениях общепита, в фитнес-центрах.

В связи с тем, что конструкция роторного рекуператора допускает частичное смешивание воздушных потоков, несмотря на раздельные каналы, его нельзя использовать в помещениях, требующих стерильности воздуха, таких как операционные, реанимационные, лаборатории, в которых производится работы с лекарственными средствами, химическими веществами или ювелирными изделиями.

Преимущества и недостатки роторных рекуператоров

К основным преимуществам роторных рекуператоров относится:

  • более высокий КПД зимой;
  • снижение затрат на охлаждение летом;
  • полная автоматизация процесса рекуперации;
  • частичная нормализация влажности в помещении;
  • отсутствие циклов оттаивания, потребности в отводе конденсата.

Самое большое преимущество этих сложных устройств — эффективность. Чтобы понять и сравнить, необходимо познакомиться с цифрами. Если роторные приборы имеют КПД 70-85%, то пластинчатые «простачки» гарантируют меньшую отдачу — всего 50-65%.

Некоторые минусы этих рекуператоров-профессионалов незначительны, но упомянуть лучше сразу все претензии. В этом списке:

  • более высокая цена из-за сложности конструкции;
  • определенный уровень шума во время работы;
  • возможное смешивание встречных воздушных потоков;
  • необходимость обеспечить источник питания;
  • подвижные элементы — причина, по которой оборудованию необходимо частое, непростое техническое обслуживание;
  • массивность некоторых моделей приборов, она требует обустройства довольно просторной вентиляционной камеры.

Если говорить о минусах, то чаще самый последний недостаток (большие размеры) не дает возможности установить роторное устройство в бытовых условиях.

Популярные модели роторных рекуператоров

Роторные рекуператоры можно применять в любых случаях для создания микроклимата в помещениях, они эффективны в гаражах, загородных домах, офисных помещениях и небольших складах; к наиболее популярным моделям относятся:

Роторный рекуператор LESSAR (Швеция)

Производится роторный рекператор LESSAR (Швеция) фирмой Heatex и имеет следующие характеристики:

  • номинальная мощность – 39 Вт;
  • расход воздуха – 470 м3/ч;
  • класс используемых фильтров – F5;
  • размеры – 900х553х850 мм;
  • вес – 79 кг.

Примечательно, что модели этого производителя имеют преимущественно напольный тип.

Роторный рекуператор KomfoVent (Прибалтика)

Роторный рекуператор KomfoVent (Прибалтика) имеет следующие характеристики:

  • мощность – 58 Вт;
  • расход воздуха – до 250 м3/ч;
  • класс фильтров – F5;
  • размеры – 550х310х790 мм;
  • вес – 40 кг.

Устройства KOMFOVENT долговечны и надежны, рекуперируют тепло и влагу, имеют коэффициент полезного действия в 92%.

Роторный рекуператор Breezart (Россия)

Основные технические характеристики роторного рекуператора Breezart (Россия) следующие:

  • мощность – 3,6 КВт;
  • расход воздуха – 2700 м3/ч;
  • класс фильтров – F5;
  • размеры – 3093х1040х999 мм;
  • вес – 265 кг.

Роторные рекуператоры этого производителя чаще используются в промышленных или коммерческих целях, чем в быту, ввиду своих больших размеров. Устройство можно подключать к системе «Умный дом».

Эффективная вентиляция в помещении бытового или промышленного назначения – необходимое условие для безопасности и здоровья находящихся в нем людей.

Роторные рекуператоры – оптимальный вариант, позволяющий не только обеспечивать приток свежего воздуха, но и сохранять комфортный микроклимат.

При выборе теплообменника следует учитывать его мощность и объем помещения, где он будет работать. Для небольшого помещения рекомендуется применять пластинчатый рекуператор, а для большого загородного дома — роторный.

Где приобрести и сколько стоят роторные рекуператоры?

Роторные рекуператоры можно приобрести в профильных магазинах вентиляционной и климатической техники. Проще всего не подбирать изделие самостоятельно, а заказать в специальных компаниях, которые занимаются проектированием и монтажом вентиляционных систем.

Они подберут наиболее оптимальный для вас вариант и затем проведут установку оборудования. Средняя стоимость изделия на начало 2018 года такова (на примере нескольких моделей):

  • RR 500х250 – 209 000 рублей;
  • RR 1000х500 – 363 050 рублей;
  • RR 800х500 – 361 000 рублей;
  • RR 700х400 – 320 000 рублей;
  • RR 600х300 – 253 000 рублей;
  • RR 500х250 – 209 000 рублей;
  • RR 400х200 – 208 000 рублей.

Пытаться сделать рекуператор своими руками можно, но занятие это крайне сложное и добиться «магазинных характеристик» практически невозможно.

Как рассчитать эффективность роторного рекуператора?

Расчет общей эффективности роторного рекуператора (или, проще говоря, его производительности) и сроков его окупаемости можно произвести вручную. Расчет следует проводить по такой схеме:

  • необходимое количество тепла (параметр Q): Q = C (параметр удельной теплоемкости воздуха) * М (параметр массы нагреваемого воздуха) * dT (параметр разницы температур);
  • потребление электрической энергии калорифером (параметр Ek): Ek = Q/ КПД калорифера;
  • круглогодичные затраты на электрическую энергию (параметр Е): Е = Ek * 24 (сутки) * 30 (дни месяца) * 7 (отопительные месяцы);
  • объем потенциальной экономии количества электрической энергии (параметр Рэл): Рэл = Е * КПД при затратах системы рекуперации, в итоге экономия составляет Рэл * стоимость 1 кВт/электрической энергии;
  • сроки окупаемости установки: Т (параметр стоимости аппарата) / Э (параметр экономии, выраженный в денежном эквиваленте).

Как видно, данные расчеты вполне можно провести самостоятельно, не прибегая к консультированию у профильных компаний (что стоит отдельных денег).

 

Источники:

  • https://dom-i-remont.info/posts/ventiljacija/rotornyj-rekuperator-ustrojstvo-princzip-raboty-plyusy-i-minusy/
  • https://ventilsystem.ru/klimaticheskaya-texnika/rekuperator/rotornyj-rekuperator.html
  • https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/ustrojstvo-rotornogo-rekuperatora.html
  • https://stroy-podskazka.ru/rekuperator/o-rotornyh/
  • https://climatdoma.net/ustroystva/ustanovki/rotorniy-rekuperator-vozduha.html

Читайте также:

Состав проектной документации