Рекуператор трубчатый своими руками. Основные типы конструкций

Рекуператор трубчатый своими руками. Основные типы конструкций

Изначально устройства для рекуперации тепла в системах вентиляции представляли собой простейшую технику, выполненную в виде небольшого ящика с тонкой перегородкой. Сегодня появились многочисленные разновидности, которые отличаются своим принципом работы, наличием или отсутствием дополнительных нагревающих элементов, способом формирования воздушных потоков и рядом других характеристик.

Основные типы рекуператоров:

• Роторные.
• Пластинчатые.
• Канальные.
• Трубчатые.
• С отдельным теплоносителем.

Устройства с пластинчатым теплообменником используют перекрестный ток потоков, которые, не смешиваясь, эффективно передают тепло, нагревая тем самым помещение. КПД у таких установок в зависимости от их размера может составлять 60−80%. Они отличаются минимальными потерями давления, удобны в подключении и использовании, имеют компактную конструкцию, что позволяет располагать его внутри стен дома.

Комбинированные рекуператоры могут иметь два пластинчатых теплообменника, где формируется перекрестный поток воздуха. К преимуществам оборудования этого типа относится высокий коэффициент полезного действия, удобство подключения и простота обслуживания. Единственный недостаток таких установок — это существенная потеря давления, что вынуждает использовать дополнительные вентиляторы и нагнетатели для воздушного потока.

Пластинчатые промышленные теплообменники рекуператоров противоточного типа отличаются простотой конструкции, они обеспечивают КПД на уровне 90%, позволяя предупредить охлаждение помещения и эффективно нагревая поступающий в дом воздух с улицы. К недостаткам оборудования противоточного пластинчатого типа относят сложную конструкцию, высокую стоимость, а также увеличенные габариты.

Противоточные трубчатые бытовые теплообменники обеспечивают максимально возможную эффективность, имеют КПД на уровне 95%. Используя такой рекуператор в системе вентиляции, необходимо дополнительно подключать нагнетатели воздуха, так как потери давления могут составить 40−50%. Также недостатком установок этого типа являются их увеличенные габариты и высокая стоимость оборудования.

Рекуперативные теплообменники роторного типа обладают показателем КПД на уровне 75−85%, они рассчитаны на одну квартиру и имеют небольшое сопротивление потоку. Предлагаются такие установки по доступным ценам, отличаются компактными габаритами, их монтаж и последующее обслуживание не представляет какой-либо особой сложности.

Рекуператор трубчатый. Роторный рекуператор: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

17 мин.

Нет человека, который бы не знал о важности кислорода, поэтому обустройство качественной вентиляции — вполне понятное желание. Однако у данных систем, удаляющих отработанный воздух и обеспечивающих непрерывный приток свежего, есть один недостаток. В холодное время года они выбрасывают на улицу теплый воздух, замещая его холодным. Из-за такого транжирства на его нагрев тратится дополнительная энергия, а ее нельзя назвать дешевой. Жарким летом все наоборот: комфортный прохладный воздух удаляется из помещений, а на его смену приходит духота, превращающая дом в настоящую «душегубку». Чтобы не отапливать улицу и обеспечить благоприятный микроклимат в жилье в любой сезон, можно использовать роторный рекуператор.

Вентиляция в компании с рекуперацией

Самый простой вид — естественная вентиляция, принцип ее действия основан на природных явлениях. Воздухообмен обеспечивает организация специальных отверстий-продухов в здании: нижние являются приточными, а верхние — вытяжными. Однако такие системы очень далеки от совершенства. Плюс у них один — минимальные материальные затраты. Минусов много: это невозможность очистки воздуха, полная зависимость от климата, от сезонов года. Альтернатива — принудительная вентиляция. Она обходится гораздо дороже, зато такая система гарантирует оптимальный микроклимат в помещениях.

Искусственная вентиляция разделяется на приточную и вытяжную. Первая обеспечивает постоянную подачу свежего воздуха, а отработанные массы эвакуируются естественным образом. В такую систему входят:

• воздуховоды, по которым проходит воздух;
• вентиляторы, «заставляющие» его попадать в помещение;
• фильтры, останавливающие до 90% пыли, более крупного мусора;
• воздухонагреватели, без которых трудно и очень некомфортно зимой.

В эту систему могут входить различные дополнительные модули.

Вытяжная вентиляционная система, которая призвана помогать естественной вентиляции, наоборот, отвечает за удаления отработанных масс, практически лишенных кислорода. Главный элемент этого оборудования — вытяжные вентиляторы.

Приточная или вытяжная искусственная вентиляция недостаточно хорошо действует «в одиночку», поэтому оптимально приточно-вытяжное оборудование в комплексе. Однако в работе системы есть одно слабое место — удаление нагретого воздуха, замещение его холодным.

Чтобы сделать его комфортным, хозяева расходуют довольно большое количество электроэнергии, особенно чувствительны расходы в холодный сезон. Недостаток способна исправить рекуперация, которую используют как в централизованных, так и в локальных системах.

К оборудованию — рекуператорам — подводят вытяжные и приточные каналы. Устанавливать приборы можно в любом месте: снаружи здания (например, на крыше), на потолке, стене, полу. Они могут быть моноблоками либо отдельными модулями.

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

Рекуператор трубчатый расчет. Теплообменник «труба в трубе»

Для нагрева холодной воды (разумеется, без смешивания) от системы отопления используются теплообменные аппараты — рекуператоры, в которых две среды движутся в своих полостях, разделенные металлической стенкой. …

…Горячая вода системы отопления, остывая, через стенку нагревает холодную воду в системе горячего водоснабжения.

Из рекуператоров наибольшее распространение получили пластинчатые и кожухотрубчатые теплообменники, которые широко используются не только в коммунальном хозяйстве, но и в первую очередь в различных отраслях промышленности и энергетики. При этом в качестве греющих и нагреваемых сред могут быть самые разнообразные жидкости и газы.

Пластинчатые теплообменники компактнее и эффективнее «древних советских» кожухотрубчатых рекуператоров, однако, последние более просты в изготовлении и в несколько раз дешевле. А некоторые современные образцы отечественных кожухотрубных теплообменников обыгрывают в разы по всем статьям западные пластинчатые аналоги (rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=341).

Теплообменник «труба в трубе» – это простейший вариант кожухотрубного аппарата.

В этой статье представлен алгоритм и теплотехнический расчет в Excel водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе». Если греющая и нагреваемая среды — не вода, то некоторые исходные данные и формулы, использованные в программе, требуется существенно изменить!

На рисунке, представленном ниже, внутренняя труба является теплообменной, а наружная – кожуховой. Греющая вода движется слева направо и остывает, отдавая тепло через стенку внутренней трубы нагреваемой воде. Нагреваемая вода движется справа налево и нагревается.

Снаружи аппарат теплоизолирован. В расчете далее условно принято, что теплоизоляция обеспечивает абсолютное отсутствие теплообмена между наружной трубой и окружающей средой.

Если наружная труба не изолируется, то в расчете необходимо учесть потери тепла окружающему пространству. Как это сделать, можно посмотреть здесь .

Изображенная на рисунке схема движения жидкостей называется противотоком – нагреваемая вода движется навстречу греющей. Прямотоком, соответственно, будет движение потоков в одном направлении.

Из скриншота программы очевидно, что пользователю нужно заполнить светло-бирюзовые и бледно-зеленые ячейки исходными данными и в светло-желтых ячейках считать результаты вычислений.

Расчет в Excel теплообменника «труба в трубе» выполняется по нижеприведенному алгоритму.

i =1 – для греющей воды и внутренней стенки теплообменной трубы

i =2 – для нагреваемой воды и внешней стенки теплообменной трубы

x =1 – при прямотоке

x =2 – при противотоке

9.  Средняя температура воды

10.  Средняя температура поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы в первом приближении

11.  Передаваемая тепловая мощность

8.  Температура греющей воды на выходе

12.  Средняя плотность воды

13.  Среднее значение коэффициента кинематической вязкости воды

14.  Среднее значение коэффициента теплопроводности воды

15.  Среднее значение критерия Прандтля для воды

16.  Скорость движения воды во внутренней трубе и в кольцевом пространстве наружной трубы

Желательно чтобы скорость движения воды находилась в диапазоне 0,25…2,5 м/с. Большие значения из диапазона предпочтительнее с точки зрения увеличения турбулентности потока и, следовательно, коэффициента теплоотдачи, но не предпочтительны с точки зрения увеличения гидравлического сопротивления системы, требующего насосы повышенных мощностей.

17.  Число Рейнольдса для греющего и нагреваемого потоков

Режим течения воды по трубам должен быть турбулентным, т.е. Re >2300 (еще лучше, если ).

Рекуператор трубчатый для частного дома. Рекуператор своими руками из поликарбоната

Вопрос энергоэффективный волнует наверное каждого владельца недвижимости. Проветривание как способ обновления воздуха в помещении не всегда подходит, зимой это достаточно большие потери тепла, и большая вероятность простыть, поэтому и был придуман теплообменник для проветривания.

Простыми словами — смысл рекуператора для вентиляции в том, что входящий с улицы холодный воздух, подогревается выходящим воздухом из помещения, т.е. происходит теплообмен «грязного» воздуха со свежим, без перемешивания воздушных потоков.

Ну вроде бы вступление получилось внятным, поэтому я перейду непосредственно к постройке рекуператора своими руками. В сети много примеров изготовления таких устройств, собственно которыми я и воспользовался, немного дополнив и переделав под себя. И так, мне понадобился такой теплообменник для комнаты отдыха в бане, это помещение около 24 кв.м., поделенное перегородкой, до определенного времени использовалось как единственное жилое помещение на даче.

Для изготовления рекуператора мне понадобилось:

1. Поликарбонат сотовый — 1 лист 4мм  (210*600 см.)
2. Экструдированный пенополистирол — 5 листов 30 мм  (120*60 см)
3. Канальные вентиляторы 100 мм (производительность 100 литр/в час) — 2 шт
4. Пена монтажная
5. Клей для пластика (не момент)
6. Провода для подключения вентиляторов

Для начала я нарезал пластин из поликарбоната с помощью дискового ножа ( вот такого )  и металлической линейки.

Один воздушный поток пойдет непосредственно по сотам поликарбоната, а другой, пересекающий его нужно пустить между этими пластинами, для этого нарезал из таких же пластин полосок (соломки), что бы потом приклеить их.

После склейки пластин получилось вот так

Фото после склейки блока, стрелками показал движение воздушных потоков. Потоки идут по всей высоте блока. Таких блоков будет два.

Блоки готовы, они должны быть одинаковой высоты.

После изготовления основных блоков для рекуператора, сделал короб из экструдированного пенополистирола, для склеивания использовал монтажную пену, просто нанес ее на торцы и прижал, поставил теплообменные блоки для примерки, вот что получилось:

Установил вентиляторы, второй на фото не видно,желтыми стрелками показаны щели, которые тоже нужно запенить.

Собственно на этом самодельный рекуператор практически закончен, на очереди его установка. Как я писал в начале статьи, он был сделан для бани, для комнаты отдыха, но установил я его в моечной, откуда уже по воздуховодам, через рекуператор подается свежий воздух, и откачивается «грязный/влажный/с запахами» На фот еще раз показал стрелками как двигаются воздушные потоки.

Желтыми стрелками обозначен поток выкачиваемого воздуха, а синими стрелками — поток закачиваемого (свежего). В результате встречи этих потоков в теплообменниках из поликарбоната, происходит теплообмен, который повышает входящий холодный воздух практически до комнатной температуры, это при температуре на улице -5 -10 градусов, если температура ниже, то конечно поток входящего воздуха холоднее.

Рекупиратор в готовом собранном виде выглядет так.

Крышка закреплена на длинные саморезы по дереву, можно впенить в нее стекло что бы наблюдать за конденсатом и прочими процессами в рекуператоре, в моем случае, холодный воздух начинает прогреваться уже в воздуховоде, поэтому конденсата в рекуператоре нет.

Работа над ошибками или Вывод

Для того чтобы прокачать такие воздуховоды нужны более производительные вентиляторы, мне пришлось добавить еще по одному вентилятору на входа в воздуховод, в месте входа в стене, но лучше поставить вентиляторы на 150 мм, с производительностью 300 литров в минуту, только они существуют только в диаметре 150 мм, можно купить центробежный бесшумный на 125 мм, с хорошей производительностью, типа такого.

Я заказал на алиэкспрессе вот этот , пока не пришел, сказать ни чего не могу. Рекуператор планирую переносить в дом (уже построен), поэтому канальные вентиляторы не справятся, нужно два центробежных.

Так же на включение самодельного рекуператора удобно поставить какое нибудь реле времени, что бы он включался раз в час на 15 минут, так называемое проветривание. Таймер использую вот такой, покупал в Китае. Вот ссылка на него

У меня пока все. С удовольствием отвечу на вопросы.

Рекуператор трубчатый или пластинчатый. Технологические решения

Рекуператоры тепла имеют множество технических реализаций, среди которых есть как локальные приточно-вытяжные установки, так и оборудование для монтажа в централизованные системы. В любой отдельно взятой модели разработчики стремятся продумать каждую мелочь, ведь для таких устройств прирост по одному из показателей неизбежно вызывает ухудшение других параметров.

Например, чтобы успеть отдать максимум тепла вытяжной воздух должен проходить по как можно большему пути, что неизбежно увеличивает общее аэродинамическое сопротивление системы вентиляции. Получается, что для корректной работы высокоэффективного рекуператора необходим либо разгонный участок очень большой протяжённости, либо принудительное перемещение воздуха с вытекающей из этого зависимостью от электроснабжения.

В соответствии с устройством и принципом действия различают пластинчатые, трубчатые и роторные рекуператоры — это три наиболее популярных типа, которые пригодны к использованию в гражданской сфере благодаря простоте конструкции.

Пластинчатые рекуператоры — это ёмкости со сложным лабиринтом перегородок, по которым во встречных направлениях перемещаются два потока воздуха. Это наиболее простой тип конструкции, получивший наибольшее распространение в бытовых рекуператорах. Главный недостаток — увеличение аэродинамического сопротивления в точке установки.

   Пластинчатый рекуператор

Трубчатые рекуператоры устроены сложнее, по сути, они представляют собой один крупный канал, в котором проложены несколько трубок меньшего диаметра. Для достижения площади теплового контакта, сопоставимой с пластинчатой конструкцией, требуется увеличение длины каналов, что приводит к повышению материалоёмкости, негативно сказывается на габаритах и стоимости прибора. Но есть и позитивный аспект: завихрения воздуха при движении через систему трубок способствуют более эффективной теплопередаче, не замедляя вытяжной поток.

   Трубчатые рекуператоры

Роторные рекуператоры используют для теплообмена рабочее тело — набор тонких вращающихся дисков, которые нагреваются при прохождении через тёплый канал и остывают в холодном. Недостаток таких рекуператоров — технологические зазоры между дисками, которые хоть и незначительны, но всё же приводят к частичному смешиванию потоков.

   Приточно-вытяжная установка с роторным рекуператором

В целом все конструкции имеют примитивное устройство, что сказывается на эффективности, поэтому многие производители дополняют классическую схему прибора некоторыми интересными решениями. Усиленная работа ведётся над поиском материалов, хорошо поддающихся обработке и как можно лучше передающих тепло. В пластинчатых рекуператорах стенки изготавливают гофрированными или устанавливают на них оребрение, трубчатые теплообменники выполняют тонкостенными из цветных металлов.

Одним из самых интересных решений служит установка элементов Пельтье, причём за счёт положительного COP их количество буквально ничем не ограничено. Тот же принцип используется и в рекуператорах, совмещённых с системой воздушного отопления: тепловые насосы в таких установках обладают гораздо более широким диапазоном рабочих температур и увеличенным коэффициентом прироста мощности.

В наиболее продвинутых рекуператорах работает система двойного обращения потока. Тёплый вытяжной воздух подаётся изначально на более холодную часть теплообменника, где за счёт большой разницы температур наблюдается существенное увеличение эффективности теплопередачи. Также в процессе образуется конденсат, который подогревается и передаётся на испаритель внутри приточной камеры. Это помогает нивелировать осушение воздуха при нагреве, кроме того, вода как носитель скрытой теплоты способствует ещё более интенсивному переносу энергии. Некоторые моменты продуманы до мелочей: например, двигатели специально размещают в начале вытяжного и конце приточного тракта, а также снабжают качественным оребрением для полного возврата паразитного тепла.

Видео рекуператор своими руками.Теплообменники