Рекуператор воздуха: делаем своими руками

Описание процесса

Чтобы конструкция получилась правильной и надежной, необходимо придерживаться определенного алгоритма действий. Особых знаний не понадобится, но смекалку и сообразительность проявить придется:

1. Материал укладывается на ровную поверхность, разделяется режущим инструментом на квадратные пластины со сторонами 20−30 см. Таких заготовок понадобится несколько десятков. Идеально ровными пластины получаются при использовании электролобзика.

2. Затем подготавливаются деревянные рейки, пробковый материал. Их параметры в точности должны соответствовать сторонам нарезанных предварительно квадратов. Они наклеиваются на противоположные стороны заготовок, последняя остается пустой. Процесс приостанавливается до полного просыхания клея.

3. На следующем этапе квадраты собираются в единую кассету. Каждый лист аккуратно укладывается под углом в 90° относительно предыдущего. Завершающий элемент рекуператора — неоклеенная пластина.
4. Подготовленная функциональная установка закрепляется в каркасе при помощи строительного уголка.
5. Имеющиеся отверстия, щели, обрабатываются герметиком, который предотвращает коррозийные процессы.
6. Обязательно делаются крепления, фиксирующие фланцы на сторонах кассеты с пластинами. Нижняя часть оснащается дренажным проемом, через который выводится трубка с конденсатом.
7. Корпусные стенки оснащаются направляющими, которые выполнены из прочных уголков.
8. После этого подготовленная рабочая деталь помещается в коробку, соответствующую параметрам.
9. Не стоит забывать про изоляционный материал, прокладываемый в рекуператоре. Он прочно крепится на внутренней стороне корпусных стенок конструкции.
10. Предотвращение наледи в зимнее время обеспечивается за счет монтажа датчика давления. Он обычно монтируется в зоне, через которую поступает теплый воздушный поток.
11. Завершающий этап — устройство готового к применению рекуператора в общую вентиляционную систему.

Рекуператор, собранный самостоятельно, может создать в вашем доме комфортные условия, а вы при этом сэкономите средства

Существует огромный выбор охладительных систем, устанавливаемых в жилых, производственных объектах. Но для собственных нужд вполне реально изготовление рекуператора для теплообменника самостоятельно, сэкономив при этом денежные средства.

Изготовление пластинчатого аппарата своими руками

Для изготовления конструкции своими руками, необходимо подготовить материалы: ­

• оцинкованное железо, листовой алюминий, текстолит, медь, специальную бумагу или гетинакс в количестве 4 кв. м.;
• в качестве прокладки между платинами рекуператора требуется техническая пробка, толщиной 0,2 см или рейка; ­
• силиконовый герметик; ­
• для изготовления корпуса потребуется коробка из металла или фанеры; ­
• датчики, фиксирующие перепад давления;
• уголок для стоек;
• минеральная вата в качестве изоляционного материала;
• метизы;
• электролобзик.

Процесс изготовления:

1. С помощью лобзика заготовленные листы разрезаются на квадратные заготовки со стороной 20-30 см. Нужно стараться, чтобы все квадраты получились одинаковыми. Их количество должно составлять 70 штук.
2. К противоположным сторонам квадратов приклеивается рейка, которая по длине равна стороне. Свободным остается только последняя заготовка.
3. Все пластины соединяются в кассету. Свободная заготовка является последней в конструкции.
4. При помощи уголка формируется вокруг кассеты каркас.
5. При помощи силиконового герметика обрабатываются все швы.
6. Корпус оснащается для фиксации фланцев специальным креплением. В нижней части изготавливается отверстие. Здесь располагается трубка для отвода конденсата.
7. Чтобы кассета легко изымалась для проведения ремонта, в корпусе из уголков изготавливаются направляющие.
8. В качестве изоляционного материала используется минеральная вата. Ею утепляется внутренняя часть стенок. Толщина слоя составляет 40 мм.
9. В месте прохождения теплого воздуха устанавливается датчик давления.
10. Монтаж рекуператора ведется в вентиляционную систему.

Коротко о главном

Рекуператор – это устройство, позволяющее обеспечить приток свежих и чистых потоков воздуха в помещение без лишних энергозатрат. Зимой оно предотвращает потерю комнатного тепла, а летом препятствует проникновению горячего воздуха внутрь помещения.

Это устройство имеет ряд преимуществ перед обычной системой вентиляции

Однако, выбирая себе рекуператор, важно учесть много факторов – необходимый тип устройства, размер обслуживаемого помещения, климат, влажность и т.д. Важно заранее продумать возможность установки прибора в помещении, его стоимость, производительность. От всего этого напрямую зависит эффективность вентиляции, а значит качество и комфорт жизни в доме

От всего этого напрямую зависит эффективность вентиляции, а значит качество и комфорт жизни в доме.

Рекуператор что это такое: основные сферы

В зависимости от модели прибора, места установки и размеров помещения, такие пластины могут использоваться во всех видах вентиляционных систем.

Прибор выполняет сразу несколько функций

Устройство применяется в классических блоках вентиляции и усиливает направления потока.

Наше устройство выступает сразу в нескольких ролях:

1. В качестве теплообменника.
2. Механической.
3. Автоматической системы управления.

В системе вентиляции также устанавливаются фильтры для очистки воздуха

Во внутренней вентиляционной системе дома подводится два воздуховода, которые обеспечивают скопление загрязненных воздушных масс под крышей дома и их дальнейшее удаление в атмосферу.

Прибор работает при помощи теплообменника

В подобных системах нагрев «зима-лето» осуществляется при помощи грунтового теплообменника.

Рекуператор для частного дома и квартир: преимущества

Установка системы в вентиляции радикально снижает затраты на отопление помещения.

Система рекуперации воздухообменадля загородного строения
Обратите внимание! Покупка вентиляции со встроенным рекуператором обойдется существенно дороже, чем монтаж вентиляционной системы с естественным воздухообменом.

Итак:

1. Использование устройства существенно повысят эффективность системы отопления помещения и сократит затраты на обогрев.
2. Рекуператоры для квартир позволяет добиться оптимального уровня влажности воздуха, что благоприятно отразится на здоровье жильцов.
3. В современных многоквартирных жилых комплексах часто можно встретить моноблочные приточно-вытяжные установки, которые используются для создания вентиляционной системы дома.

В такой системе могут использоваться, как пластинчатые роторные теплообменники

Позволяет сократить утечку тепла через вентиляцию на 85 %.

Изготовление пластинчатого рекуператора воздуха для дома своими руками

Изготовление пластинчатого рекуператора своими руками

Рекуператор воздуха — это дорогое оборудование, рассчитанное на длительный срок использования. Срок окупаемости может варьироваться от 3–8 лет, в зависимости от начальной стоимости агрегата. При возможности устройство для рекуперации воздуха можно изготовить самостоятельно. Для этого лучше всего подойдёт конструкция на основе металлических пластин.

Плюсы и минусы

К преимуществам пластинчатого рекуператора можно отнести:

• простая и надёжная конструкция, не требующая замены рабочих элементов в ходе эксплуатации;
• простая технология монтажа без применения специализированного инструмента;
• КПД до 80% в зависимости от параметров воздуха;
• минимальные затраты энергопотребления для работы приточного и вытяжного вентилятора;
• высокий срок службы за счёт отсутствия движущихся частей и износа деталей;
• возможность модернизации путём добавления большего количества пластин.
• при отсутствии электроэнергии воздух транспортируется по системе вентиляции за счёт естественной тяги.

Главным недостатком пластинчатого рекуператора является образование конденсата на рабочих элементах. При низкой температуре воздуха влага замерзает, что приводит к падению пропускной способности вентиляции. Для решения проблемы применяются специальные устройства, которые прогревают конструкцию рекуператора.

Необходимые материалы

Материал для сборки пластинчатого теплообменника

Для изготовления пластинчатого рекуператора потребуется следующий материал:

• оцинкованный металл толщиной 0,7–1,5 мм, текстолит, полипропилен или поликарбонат общей площадью 7–8 м2;
• тонкие деревянные рейки, пробковая подложка или оргстекло толщиной 2–3 мм;
• нержавеющий металл, пластик, фанера или древесно-стружечная плита;
• пластиковый или металлический фланец для воздуховода в количестве 4 шт.;
• стальной уголок 20×20 мм;
• силиконовый герметик;
• оцинкованные саморезы.

Для равномерной циркуляции воздуха потребуется приобрести 2 вентилятора нужной мощности. В качестве фильтров можно использовать специальные бумажные изделия для вентиляции, которые требуют замены раз в 3–4 месяца.

Технология изготовления

Проклейка изоляционной прокладки на металлическую пластинку

Перед изготовлением рекуператора потребуется подготовить электролобзик, ножовку по металлу, шуруповёрт, молоток, строительный нож, перчатки и защитные очки. Технология изготовления пластинчатого рекуператора состоит из следующего:

1. Листовой металл нарезается с помощью ножовки по металлу на пластины размером 20×30, 30×30 или 30×40 см. Размер пластин зависит от габаритов и расчётной мощности рекуператора. Желательно, чтобы общая площадь подготовленных пластин была не менее 3–4 м2.

2. Из тонкой деревянной рейки или пробковой подложки нарезаются прокладки шириной 1–1,5 см. Длина равна длине пластины. Далее, из фанеры или ДСП выпиливается 2 полотна такого же размера, как и пластины.

3. На каждую металлическую пластину приклеивается три прокладки — одна по центру и две по противоположным сторонам. После приклейки все пластины собираются в стопку. Для этого каждая полоса промазывается универсальным клеем, после чего панели укладываются друг на друга.
4. При укладке каждая последующая панель поворачивается на 90о. Полученная стопка панелей аккуратно прижимается грузом. Для этого сверху укладывается прокладка из дерева, на которую можно положить груз весом 5–7 кг.

5. Стальной уголок подгоняется по высоте стопки с панелями. Всего потребуется 4 заготовки, которые прикручиваются по углам стопки. Для крепления используются оцинкованные саморезы.

6. Приступают к сборке корпуса из фанеры, ДСП, пластика или металла. Высота и длина корпуса будет равна диагонали пластинчатого элемента, а ширина — высоте стопки с пластинами. После раскройки выполняется сборка корпуса с помощью шуруповёрта и саморезом.

7. После сборки корпуса на его боковые стенки наносится разметка под монтаж фланцев. Диаметр отверстия должен быть равен сечению воздуховода. Для пропила используется электролобзик. В завершение в отверстия устанавливаются фланцы.

8. Внутри корпуса монтируются направляющие под теплообменный короб. Направляющие можно изготовить из уголка. Для фиксации направляющей к коробу используются саморезы и силиконовый герметик. После производится сборка рекуператора. Теплообменный блок помещается в корпус.

Если в корпусе предусмотрено место, то на входе воздушных потоков закрепляются бумажные или тряпичные фильтры и вентиляторы. После сборки рекуператора можно переходить к монтажу в существующую систему вентиляции.

Принципы работы рекуператора

Принцип работы рекуператора зависит от его типа. Очевидно, что все перечисленные виды конструкции имеют свои особенности в работе. Отметим здесь наиболее распространенные.

Пластинчатый рекуператор

Этот вид представляет монолитную кассету из металл листов. Воздух проходит через такую кассету посредством специальных выштампованых на листах каналах или проложенных специальным промежуточным уплотнителем. Потоки в таком рекуператоре не перемешиваются. Процесс теплообмена осуществляется благодаря одновременному нагреванию пластин одним потоком и остужению – другим. Пластинчатые рекуператоры имеют ряд преимуществ, делающих их самым распространенным типом теплового барьера для дома.

Основными особенностями пластинчатого рекуператора выступают:

1. низкая цена;
2. элементарность конструкции;
3. компактность;
4. простота в обслуживании;
5. простота в чистке (в случае, если кассета разбирается)
6. доступность материалов для изготовления;
7. отсутствие механизмов.

Разборные рекуператоры способны обеспечить высочайший уровень гигиенической чистоты входящего воздуха во время эксплуатации устройства без потерь эффективности.

Наиболее распространенным видом рекуператора ввиду простоты конструкции выступает перекестно-течный. Его эффективность можно определить как «Средний тип», некоторые источники указывают, что их КПД составляет до 60%.

Роторный рекуператор

Этот вид теплоутилизатора имеет форму трубы малой длины, наполнен гофрированными стальными пластинами вдоль корпуса. Вращающийся механизм устанавливается по приливно-вытяжной оси. Ротор пропускает сперва нагретый внутренний, а после холодный входящий воздух. Пластины по очереди нагреваются и охлаждаются, сохраняя внутреннюю температуру воздуха. Такой тип рекуператора признается наиболее эффективным. Однако, особенность конструкции не позволяет сделать его компактным, специалисты признают недостатком громоздкость такого устройства.

Тепловой утилизатор с промежуточным теплоносителем

В таких рекуператорах используются жидкостные теплообменники, где циркулирует раствор этиленгликоля (эффективный теплоноситель). В таких утилизаторах приливная и вытяжная секции разделены и разведены на определенное расстояние. Эта особенность позволяет применять такие устройства для среды, входящие и выходящие потоки которых нельзя смешивать. Теплоноситель циркулирует либо естественным образом, либо посредством насоса. Для повышения эффективности такого утилизатора тепла необходима тонкая регулировка потока теплоносителя в соответствии с проектом.

Основные технические параметры

Зная требуемую производительность системы вентиляции и КПД теплообмена рекуператора легко рассчитать экономию на обогреве воздуха для помещения при конкретных климатических условиях. Сравнив потенциальную выгоду с затратами на покупку и обслуживание системы можно обоснованно сделать выбор в пользу рекуператора или стандартного калорифера.

Часто производители оборудования предлагают модельную линейку, в которой вентиляционные блоки с похожим функционалом отличаются объемом воздухообмена. Для жилых помещений этот параметр необходимо рассчитывать согласно таблице 9.1. СП 54.13330.2016

Коэффициент полезного действия

Под коэффициентом полезного действия рекуператора понимают эффективность теплопередачи, которую рассчитывают по следующей формуле:

K = (Т_п – Т_н) / (Т_в – Т_н)

В которой:

• Т_п – температура поступающего воздуха внутрь помещения;
• Т_н – температура наружного воздуха;
• Т_в – температура воздуха в помещении.

Максимальное значение КПД при штатной скорости потока воздуха и определенном температурном режиме указывают в технической документации устройства. Его реальный показатель будет немного меньше.

В случае самостоятельного изготовления пластинчатого или трубчатого рекуператора для достижения максимальной эффективности теплопередачи необходимо придерживаться следующих правил:

• Наилучший теплообмен обеспечивают противоточные устройства, затем перекрестноточные, а наименьшую – с однонаправленным движением обоих потоков.
• Интенсивность теплообмена зависит от материала и толщины стенок, разделяющих потоки, а также от длительности нахождения воздуха внутри устройства.

Зная КПД рекуператора можно рассчитать его энергоэффективность при различных температурах наружного и внутреннего воздуха:

Е (Вт) = 0,36 х Р х К х (Т_в – Т_н)

где Р (м3/час) – расход воздуха.

Расчет эффективности рекуператора в денежном эквиваленте и сравнение с затратами на его приобретение и монтаж для двухэтажного коттеджа общей площадью 270 м2 показывает целесообразность установки такой системы

Стоимость рекуператоров с высоким КПД достаточно велика, они имеют сложную конструкцию и значительные размеры. Иногда можно обойти эти проблемы установкой нескольких более простых устройств таким образом, чтобы поступающий воздух последовательно проходил через них.

Производительность вентиляционной системы

Объем пропускаемого воздуха определяется статическим давлением, которое зависит от мощности вентилятора и основных узлов, создающих аэродинамическое сопротивление. Как правило, точный его расчет невозможен ввиду сложности математической модели, поэтому для типовых моноблочных конструкций проводят экспериментальные исследования, а для индивидуальных устройств осуществляют подбор компонентов.

Мощность вентилятора необходимо выбирать с учетом пропускной способности устанавливаемых рекуператоров любых типов, которая в технической документации указана как рекомендуемая скорость потока или объем пропускаемого устройством воздуха за единицу времени. Как правило, допустимая скорость воздуха внутри устройства не превышает значения 2 м/с.

В противном случае на высоких скоростях в узких элементах рекуператора происходит резкий рост аэродинамического сопротивления. Это приводит к лишним затратам электроэнергии, неэффективном прогреве наружного воздуха и сокращения срока службы вентиляторов.

График зависимости потери давления от скорости потока воздуха для нескольких моделей рекуператоров высокой производительности показывает нелинейный рост сопротивления, поэтому необходимо придерживаться требований по рекомендуемому объему воздухообмена указываемых в технической документации устройства

Изменение направления потока воздуха создает дополнительное аэродинамическое сопротивление. Поэтому при моделировании геометрии воздуховода внутри помещения желательно минимизировать количество поворотов труб на величину 90 градусов. Диффузоры для рассеивания воздуха также увеличивают сопротивление, поэтому желательно не использовать элементы со сложным рисунком.

Загрязненные фильтры и решетки создают значительные помехи движению потока, поэтому их необходимо периодически прочищать или менять. Одним из эффективных способов оценки засоренности является установка датчиков, отслеживающих перепад давления на участках до фильтра и после него.

Самостоятельное изготовление рекуператора пластинчатого типа

Поскольку средняя стоимость пластинчатого теплообменника составляет 300 у. е., имеет смысл сделать этот несложный в изготовлении рекуператор воздуха своими руками.

Для того чтобы изготовить рекуператор самостоятельно, понадобятся:

• листы оцинкованного металла (4 кв. м.);
• техническая пробка толщиной 2 мм;
• силиконовый герметик с нейтральной реакцией;
• жестяная коробка для корпуса или листы МДФ, метала или фанеры для его изготовления;
• клей;
• утеплитель толщиной 4 см (минеральная вата или пенопласт);
• уголки для стоек;
• пластиковые фланцы;
• электролобзик или болгарка.

Этапы работ:

1. Разрезаем материал на небольшие квадраты с размером стороны от 200 до 300 мм. Пластины должны быть одинаковыми и идеально ровными, лучше будет разрезать сложенные пачкой листы болгаркой, нежели использовать ножницы по металлу. Таких пластин, служащих заготовками для кассет рекуператора, должно получиться около 70 шт.
2. С целью создания зазора между листами используем техническую пробку. Суть в том, чтобы сделать такое сечение, при котором скорость потоков воздуха будет составлять 1 м/с. Наклеиваем нарезанную пробку по двум противоположным краям квадратных заготовок, не трогая последнюю.
3. Дождавшись высыхания клея, создаем кассету теплообменника, склеивая листы таким образом, чтобы каждый последующий располагался под углом в 90 градусов к предыдущему. В кассете получаются чередующиеся каналы, перпендикулярные друг другу. Последним будет лист, на который мы не клеили пробку.
4. После соединения всех пластин с помощью уголка стягиваем конструкцию каркасом.
5. Все щели тщательно заделываем герметиком.
6. На стенках кассеты располагаем крепления для фланцев, имеющих диаметр, соответствующий трубам воздуховодов. Желательно расположить кассету вертикально, тогда в самом низу будет собираться конденсат. В этом же месте готовится дренажный канал: отверстие с трубкой для отвода жидкости.
7. Для того чтобы кассету можно было извлекать из корпуса, внутри него нужно установить направляющие из уголка.
8. Корпус с кассетой располагают в коробе, изготовленном из толстой фанеры или жести. Важным моментом будет использование теплоизоляционных материалов (минеральная вата или пенопласт), которыми оклеиваются все стороны короба изнутри.

Для более надежной работы системы рекуперации в условиях отрицательных температур приточного воздуха, когда пластины теплообменника могут обледенеть, к системе добавляют байпас, через который в случае необходимости направляют поток приточного воздуха. В это время через теплообменник будет проходить только теплый вытяжной воздух, и под его воздействием заледеневшие пластины теплообменника будут оттаивать.

КПД самодельного рекуператора составит около 60–65 %, что позволит обеспечить поддерживать оптимальный микроклимат в помещении.

Делаем заготовки для рекуператора

Как уже говорилось выше, главная и основная его часть – теплообменник. Приборы промышленного изготовления бывают с роторными или пластинчатыми теплообменниками. Пластинчатый – более простой для кустарного воплощения.

Теплообменник представляет собой систему каналов, соприкасающихся между собой. Для эффективной рекуперации площадь теплообменника должна быть не менее 3,3 м². Это можно рассчитать при помощи формулы, описывающей процесс теплопередачи. Листы оцинковки режем на прямоугольники, чтобы сделать только необходимые резы и иметь минимум обрезков, после расчётов получается, что оптимальный размер пластин 284х199 мм. Чтобы получить требуемую площадь, нужно вырезать шестьдесят пластин. Резать лучше не ножницами по металлу, потому что они загибают край, а отрезной машинкой с помощью тонкого диска по металлу.

На пластинах нужно по разметке просверлить отверстия по четырём углам, диаметром 6 мм. А затем, с помощью самоклеющегосяуплотнителя для окон создаём перемычки каналов теплообменника. На одну пластину наклеиваем уплотнитель по двум противоположным сторонам, а на второй – по двум другим сторонам (не забываем, что заготовленные пластины имеют форму прямоугольника). Одновременно проводим сборку пластин. Резьбовую штангу режем на четыре куска, накручиваем гайки и укладываем первую пластину.

Поверх уплотнителя из поролона наносим силикон, надеваем на шпильки в качестве шайб гайки М6. Произведя расчёты, получаем, что расстояние между пластинами должно быть 4 мм, тогда общая площадь сечения каналов будет равна сечению труб воздуховода и диаметру вентиляторов. Так что гайки М6 очень подходят: их высота – 4 мм.

Сборка пластин теплообменника

Укладываем следующую пластину, таким образом, чтобы полосы уплотнителя были перпендикулярно. Так продолжаем до конца, чередуя пластины, таким образом получаются воздушные каналы, перпендикулярные друг другу: в одну сторону для притока, в другую сторону – для вытяжки. В результате получаем такую пачку пластин с каналами между ними.

Из той же оцинкованной стали делаем корпус устройства. Теплообменник размещаем таким образом, как показано на схеме.

Расположение патрубков не принципиально – в зависимости от того, как подходят трубы. Единственное, что нужно учесть: зимой на входе уличного холодного воздуха будет образовываться конденсат. Поэтому нужно сделать поддон и сток жидкости.

В готовом виде рекуператор выглядит так:

Осталось смонтировать его в систему приточно-вытяжной вентиляции, подключив через клемники вентиляторы и регулятор скорости вентиляторов.

Затратив всего около шести тысяч рублей и пару дней работы, мы получаем экономию почти сорок тысяч рублей, что, согласитесь, очень значительно.