Реализация идеи создания эффективного рекуператора коаксиального типа

Проблема снабжения жилья свежим воздухом возникла тогда, когда установка пластиковых окон стала массовым явлением. В современных мегаполисах к этому добавилась общая загрязненность воздуха «коктейлем» из автомобильных выхлопов, пыли и промышленных выбросов. Эту проблему можно решить при помощи бризеров, проветривателей и приточных клапанов, оснащенных фильтрами. Также существует такой класс устройств, как рекуператоры, которые не только обеспечивают жилище свежим, очищенным воздухом, но и позволяют снизить затраты на отопление.

Рекуператор («возвращающий», лат.) представляет собой приточно-вытяжную установку, выполняющую одновременно две задачи - подачу свежего воздуха и удаление старого, отработанного. В составе устройства предусмотрен теплообменник, который обеспечивает аккумуляцию тепла из теплого воздуха, который вытягивается из помещения на улицу. Это тепло используется для подогрева воздуха, когда прибор начинает работать на приток свежего прохладного воздуха с улицы, что дает возможность экономить на отоплении.

Воздух, поступающий с улицы нагревается без использования электричества благодаря рекуперации.

В многоквартирных домах –вытяжка предусмотрена проектом, без нее дом не сдадут. На самом деле все просто: вытяжка начинает работать только тогда, когда есть приток воздуха с улицы. Если в доме стоят пластиковые окна, и они закрыты, то вытяжке попросту нечего будет вытягивать. Результат - в квартире будет быстро создаваться духота.

Все современные приточные системы вентиляции, в том числе и рекуператоры, используют один и тот же принцип – они обеспечивают доступ «уличного» воздуха в квартиру, при этом очищая его от различного рода загрязнителей. В отличие от других современных систем «активной» вентиляции, устройство рекуператора не подразумевает наличия встроенного нагревателя воздуха. Этот прибор использует принцип обратного получения тепла, забирая его у удаляемого из помещения воздуха. Для этой цели в конструкцию рекуператора входит теплообменник.

Проще всего объяснить процесс рекуперации можно на аналогии с шарфом, который мы используем зимой, дыша через него. На выдохе шарф удерживает тепло, а на вдохе – передает его морозному воздуху: в легкие к нам он попадает уже согретым.

Рекуператор для частного дома, квартиры или коттеджа работает по тому же принципу: вентилятор «выдувает» теплый отработанный воздух из помещения на улицу, при этом его тепло удерживается в теплообменнике. Через минуту у вентилятора включается реверс и происходит «вдох» - в прибор втягивается новая порция свежего воздуха. При прохождении через теплообменник она нагревается и попадает в помещение уже теплым.

Рекуперация воздуха является самым естественным, простым и экономным решением задачи сохранения тепла при работе системы вентиляции.

Коаксиальный теплообменник - это самый простой в изготовлении и, как оказалось, очень эффективный теплообменник.

Рисунок 1. Принцип работы коаксиального теплообменника

Такое устройство выполнено из канализационной пластиковой труб диаметром 160 мм, длиной 8 м и гибкого фольгированного пластикового воздуховода диаметром 100 мм и длиной 10 м.

На концы пластиковой трубы одеваются тройники-переходники, а внутрь трубы, в виде спирали, укладывается гибкий воздуховод. Благодаря разветвителям, приточный воздух гонится через внутренний воздуховод, а теплый отработанный поток идёт между пластиковыми трубами. В результате потоки разделяются и не смешиваются друг с другом, а холодный воздух, проходя через теплообменник, нагревается.

Чем длиннее путь, который проходит холодный воздух в теплообменнике, тем выше КПД установки. В нашем случае устройство собрано из 4-х труб по 2 метра каждая. Трубы дополнительно не теплоизолированные. Конденсат хоть и появляется, но его значительно меньше, чем в пластинчатом типе устройства, который не будет работать без дополнительного нагрева входящего потока при низкой температуре. Для сбора конденсата установлен штуцер для слива в канализацию. На входе приточного воздуха установлен тройник для установки фильтра и клапан для регулировки подачи воздуха. На выходе приточки стоит канальный вентилятор Вентс 100 ТТ. Отработанный теплый воздух входит через тройник, отдает тепло через тонкую, гибкую гофрированную трубу и удаляется при помощи второго такого же вентилятора в общую систему вентиляции. Наличие гибкой гофрированной трубы обеспечивает турбулентный, а не ламинарный воздушный поток, благодаря которому теплообмен происходит эффективней. Для определения коэффициента полезного действия рекуператора руководствуйтесь формулой:

КПД = (Тпост. — Твнеш.) / (Твнутр. — Твнеш.),

где: Тпост. — температура поступающего в помещение воздуха после прохождения через теплообменник рекуператора; Твнеш. — температура уличного воздуха на входе в устройство; Твнутр. — температура удаляемого из помещения потока до рекуперации.

Перемножив полученное значение на 100, получим выраженный в процентах КПД теплообменника.

В нашем случае, при внешней температура -24 °C, внутренняя +22°C, а рекуперированный воздух нагрелся до 16°C. КПД=(16–(-24))/(22–(-24))=0,87. Коэффициент полезного действия устройства составил 0,87х100%=87%.

Рисунок 2. Реализованный коаксиальный рекуператор