Компактные приточно-вытяжные установки

Вытяжные системы удаляют из помещения загрязненный и отработанный воздух, а из-за создающегося разряжения через пассивную вентиляцию, щели и поры в него всасывается воздух с улицы. Приточные вентиляторы, наоборот, нагнетают в помещение свежий воздух, а отработанный, насыщенный выдыхаемым углекислым газом, вытесняется наружу избыточным давлением. Но и в том, и в другом случае теплый воздух помещения замещается холодным уличным воздухом, что приводит к постоянным потерям тепла и большим энергетическим затратам на отопление. 

Для снижения теплопотерь приточную и вытяжную системы вентиляции объединяют в одну и включают в нее так называемые рекуператоры - устройства, в которых входящий и выходящий воздух обмениваются температурами, что позволяет сэкономить до 90% энергии. Рекуператор является основным компонентом компактных приточно-вытяжных установок, поэтому рекуператорами иногда называют и сами включающие их приборы.

Виды и конструкции рекуператоров

Для обмена тепловой энергией между двумя воздушными потоками используют не только разные конструкции рекуператоров, но и разные физические принципы и процессы.

Самый простой из них - пассивный рекуператор. Входящий и выходящий из помещения потоки воздуха проходят через трубчатый или пластинчатый теплообменник, каждый - по своей сети зазоров, труб или каналов. Взаимная ориентация потоков может быть прямоточной, противоточной, перекрестной. Основная проблема пассивных теплообменников исходит из слабой теплопроводности воздуха, и чем тоньше и длиннее воздушные каналы и плотнее их сеть, тем выше КПД, который может достигать 90%. Но с уменьшением сечения каналов возникает проблема удаления конденсата, который образуется из-за разности температур и замерзает на морозе. Приходится искать компромисс между КПД и практической пригодностью, и его реальное значение обычно составляет около 50%.

В роторном рекуператоре работает вращающийся диск или барабан с системой расположенных параллельно оси каналов. Теплый воздух, выходящий из помещения, проходит через сектор ротора и нагревает его. Ротор поворачивается, и через только что нагретый сектор проходит входящий с улицы поток холодного воздуха, забирая его тепло. КПД роторных рекуператоров доходит до 85%, но он напрямую зависит от толщины диска и в компактных бытовых приборах обычно не превышает 35-40%. Кроме того, входящий воздух в нем частично смешивается с выходящим, что может быть серьезным недостатком при высоких требованиях к качеству очистки. Зато конденсат в роторе практически не скапливается, так как через одни и те же каналы попеременно проходит теплый и холодный воздух.

Двухтактные рекуператоры работают по принципу "выдох-вдох" и используют один воздушный канал для вытяжки и притока воздуха. Активным компонентом такого рекуператора является тепловой аккумулятор из материала с высокой удельной теплоемкостью, например, керамики, с большим количеством сквозных продольных каналов. На фазе "выдоха" теплый воздух из помещения нагревает аккумулятор, который на фазе "вдоха" отдает тепло приточному воздуху. КПД такого устройства зависит от согласованности длительности цикла, обычно составляющей от 20 до 90 секунд, и тепловой емкости аккумулятора и может достигать 60% и более. Недостатком двухтактного рекуператора является отсутствие стабильной циркуляции воздуха внутри помещения, что может привести к образованию "мертвых" зон.

Существуют и другие типы рекуператоров, например, рекуператоры с жидким теплоносителем, в которых входящий и выходящий потоки воздуха полностью разделены и имеют свои собственные теплообменники, связанные жидкостным контуром. Есть и компрессорные рекуператоры с хладагентом, работающие подобно сплит-системе и имеющие КПД, приближающийся к 100%. Но такие устройства сложны, дороги, громоздки и используются либо в производственных сферах с особыми требованиями, либо в составе интегрированных систем вентиляции и кондиционирования.

Типы и конструкции компактных приточно-вытяжных установок

Рекуперационные клапаны внешне похожи на инфильтрационные и так же легко устанавливаются в отверстие в стене. Но они содержат активные вентиляторы, создающие давление, достаточное для работы фильтров, и могут производить тонкую очистку воздуха. В них используются двухтактные рекуператоры и рекуператоры с пассивным теплообменом трубчатого типа. Особое расположение трубок теплообменника и форма лопастей вентилятора позволяют создавать в трубчатом теплообменнике два независимых потока воздуха в противоположных направлениях и обойтись одним отверстием в стене. Производительность рекуперационных клапанов невелика, но ее вполне достаточно для небольшого помещения, в котором находятся 1-2 человека, например, спальни или кабинета.

Роторные рекуператоры для дома и офиса внешне напоминают обычный вытяжной вентилятор. Как и рекуперационные клапаны, они обходятся одним отверстием в стене, но большего размера, или устанавливаются в штатный вентиляционный канал или окно. Их производительность достигает 200 м³/час, и они способны обеспечить свежим воздухом помещение на 5 человек. Недостатком этих конструкций является повышенный уровень шума и вибрации и отсутствие фильтров тонкой очистки, которые невозможно разместить из-за малой толщины, поэтому они являются неплохим решением лишь там, где уличный воздух относительно чист. 

Напольные и настенные приточно-вытяжные системы с рекуперацией по конструкции похожи на бризеры, но имеют два канала - приточный и вытяжной и обычно требуют двух отверстий в стене. Их производительность тоже доходит до 200 м³/час, но это более совершенные приборы. Они могут быть укомплектованы самыми разными фильтрами, ионизаторами, увлажнителями, иметь дистанционное управление и электронику, связывающую их с системой "умный дом". Эти приборы оснащены нагревательными элементами, способными компенсировать потери тепла и поддерживать заданную температуру воздуха в помещении. Чаще всего в них используют пластинчатые рекуператоры с противоточным или перекрестным направлением потоков, но есть и роторные модели.

Потолочные приточно-вытяжные системы с рекуперацией - это более сложные и мощные приборы, способные обеспечить свежим воздухом многокомнатную квартиру, офис из нескольких подразделений или загородный коттедж. Обычно их устанавливают за подвесным потолком или на чердаке. Приток и подача воздуха производится при помощи воздуховодов, что позволяет располагать эти приборы в любом удобном месте и обслуживать несколько помещений. Чаще всего в них устанавливают пластинчатые рекуператоры с перекрестным направлением потоков, иногда - два или даже четыре, что позволяет довести их КПД до 90%. Но существуют и модели с роторными рекуператорами. Отсутствие дефицита пространства позволяет комплектовать эти приборы различными системами очистки, ионизации и дезинфекции воздуха, нагревательными элементами, компенсирующими теплопотери и поддерживающими заданную температуру, электроникой и автоматикой.