Воздушный рекуператор из сотового полипропилена/экономичная вентиляция
 

Лирическое вступление :cool:.
Более двух лет у меня отработала вент установка AKOR - HR от Soler&Palau. Почти всем устраивала, была супер эффективна и экономична. При любой температуре на улице, температура притока не опускалась ниже 18 градусов (обычно 20-22) при воздухообмене 150-170 кубов, что для дома в 150 квадратов, более чем достаточно. В доме постоянно свежий воздух и никакого конденсата на окнах зимой. Был один недостаток, при -15 начинались танцы, т.к. пластинчатый теплообменник норовил замёрзнуть, но с этой проблемой справились. И был один косяк: иногда останавливался приточный вентилятор. А этот косяк пару раз почти вылился в серьёзную проблему т.к. из-за отсутствия притока возникал перепад давлений и как следствие обратная тяга и задымление. После двух ночей в дыму, агрегат был успешно возвращён производителю, а замену ему было решено изготовить самостоятельно.
Были куплены пара вентиляторов TD-500/160, самых тихих каких смог найти, 10 метров утеплённого шумогасящего вентканала и изготовлена пара фильтров малого сопротивления (чтоб теплообменник раз в пол года не мыть, да и вообще чтоб пыль и мухи в дом не летели).
Для теплообменника купил 6 листов 3мм сотового полипропилена 6х3 метра, распилил на 96 листов 1х0,5 метра (габариты будущего теплообменника 0,5х0,5х1). Обойным ножом срезал торцы под угол. Сейчас клею, добрался примерно до половины.

Красный шнурок служит временным дистанцером между пластинами, чтобы пока силикон не затвердеет пластины не слиплись, потом будет извлечён. Диаметр шнурка чуть больше 2-х мм.
На случай если кому не понятен смысл сего девайса: холодный воздух с улицы входит с торца пластины и проходит по "сотам" т.е. её внутренним каналам, дальше в дом. С угла входит отработанный тёплый воздух из дома, проходя между пластинами, отдаёт своё тепло через стенку пластины холодному уличному и уже охлаждённым выходит с противоположного угла. КПД бывшего теплообменника был выше 90%, у этого надеюсь будет не меньше. Пока остаётся открытым вопрос падения давления на теплообменнике, чем меньше падение тем меньше необходимая мощность вентилятора и больше кубатура прокачиваемого воздуха. Падение буду мерить после запаковки теплообменника в пенопласт.

С падением давления бороться несложно - увеличить толщину пакета (количество слоев). При увеличении толщины в 2 раза - при равном расходе воздуха падение давления уменьшится вчетверо (квадратичный закон). Вопрос только в том, что материала больше пойдет ну и габариты вырастут.

Я бы вместо поликарбоната взял стеновые панели ПВХ - они имеют гораздо более тонкую стенку, что лучше для теплопередачи, единственный минус- герметик не очень хорошо с ними связывается. Понятно, что решение по конструкции и материалу уже принято, но тем не менее - идея.

У меня не поликарбонат а полипропилен, его рекламщики используют, толщина перегородки 0,2мм. А чем герметик плох? Да и всё равно он на стороне вытяжки будет. Толщина пакета ограничена шириной люка на чердак :)

Если 0,2 мм - это совсем хорошо.
Герметик плох тем, что со временем может начать отслаиваться от таких материалов как винил, полиэтилен и т.п., но если пакет будет собран в корпусе, несущем основные нагрузки - то этот вопрос вообще не актуален.

ПВХ отлично клеится. Из доступных клеёв -"Урмоно". Тюбиковый вариант - "Уран".

Это смотря где :). А вообще это полипропилен и он ничем не клеится, да и закончил я его клеить. Сегодня последнюю пластинну наклеил, завтра на падение давления буду испытывать. А пакет будет стянут вкорпусе, так что клей действительно не особо актуален.

Неплохо бы помимо падения давления процент возврата тепла в зависимости от расхода замерить - как основной показатель эффективности.

Это ближе к холодам. Отбалансируюсь до равенства притока с выхлопом и замерю температуры. У старого при - 10 на улице и +24 в доме, на притоке было +20 (или 22, уже не помню).

А как решается проблема конденсации влаги при остывании воздуха?

Дренажём.

Манометра пока нету, падение давления оценивал сравнивая мощность свободного вентилятора и вентилятора после теплообменника при равном воздушном потоке. По оригинальным каналам не мерил т.к. там должно быть всё в порядке, мерил по щелевым каналам между пластинами. Падение оказалось приличным, хоть и не смертельным. При 28 ваттах потребляемой мощности, подключённого к теплообменнику вентилятора, воздушный поток оказался как у 13 ваттного свободно стоящего вентилятора и сравнивая со старым рекуператором похоже на 150 кубов в час. Всё-таки на мой взгляд потери великоваты, докуплю ещё лист и увеличу поперечник на 100мм, правда теперь чтобы засунуть его на чердак придётся крепление лестницы с люка снимать.

А не намерзает?

Он с тёплой стороны. А за счёт увеличенной длины, есть надежда что и теплообменник не будет замерзать без танцев с бубном. Хотя на всякий случай я дифференциальное реле давления поставлю. При возрастании перепада вход/выход, приток холодного будет останавливаться до выравнивания давлений.

Вот такая вот коробочка получилась. На следующих выходных буду на чердак запихивать.

Ну всё, запустил сей девайс, только что закончил. Куча времени ушла на обвязку, фильтры, воздуховоды. Люк таки снимать пришлось. Ещё не очень холодно, чтобы судить о кпд, но результат уже виден. На улице 15, в доме 25 на притоке 25. Контуры приток/вытяжка отбалансировал анемометром, потребляет около 40 ватт (запустил на доставшихся на халяву DC вентиляторах от загнувшихся частотников), производительность 100-150 кубов. Позже поползаю с фотиком по чердаку, для общего плана.

hecs, я конечно извиняюсь, но простите за тупость, чо это за хрень такая.
Полностью прочёл даташит из первого поста, но ничего не понял...
Объясните пожалуйста "на пальцах", что это и для чего оно нужно...
Можно коротко, а если со временем не напряг, буду благодарен за полную инфу о сием девайсе.

Это пластинчатый теплообменник. В сборе, вентиляционная установка с рекуперацией тепла отработанного воздуха. Отработанный тёплый воздух из дома (или квартиры), перед выбросом на улицу, проходит между пластинами теплообменника, отдавая своё тепло свежему холодному воздуху с улицы, проходящему по каналам внутри пластин. Таким образом свежий воздух поступает в дом уже имея комнатную температуру даже при -30 на улице, при энергозатратах только на работу вентиляторов.

Еще какой результат, даже при погрешности измерения в целый градус - 90% КПД.

А вот 150 кубов - по нормам маловато (двух-трехкратный воздухообмен в час), хотя на практике такого воздухообмена может и хватает, судить не могу.

Вентиляторы можно поставить попарно последовательно через спрямляющую решетку, тогда рабочий напор вентилятора возрастет вдвое, соответственно по напорной характеристике вентилятора будет и расход больше.:) ну и соответственно мощность будет больше потреблять как это ни прискорбно.:(

Я два года прожил при 75 кубах и ничего, по сравнению с квартирой в которой только щелевая вентиляция просто рай. Так что думаю 100-150 при таком потреблении вполне достаточно.

Получается примерно 40 вт экономии тепла на каждый градус разницы температур

Добрался до фотика.

Что то из фотографий не могу понять-как организовано движение теплоносителя. Один в сотах, второй меж листов? шнурком выставляется зазор и клеится с боку что ли? и после вынимания шнурка зазор 2мм между листами сотового полипропилена...?

Совершенно верно!

hecs, как сейчас, зимой показатели?
Конденсат не донимает ?
Если донимает, то куда и как отводится стаявшая в цикле оттаивания вода ?
Хорошо ли отрабатывает оттаивание по диф датчику ?

-- ЖЖУтко интересно !

Да какая там зима, плюсы сплошные. Была неделька -10 и опять весна... Всё работает, конденсат есть, но донимать в принципе не может т.к. уходит в дренаж. Диф датчик настроить ещё надо, а морозов нормальных не было. Правда у меня уже закралось подозрение в его работоспособности (конкретно этого экземпляра), т.к. по даташиту у него дельта 10 паскалей, а при регулировке вручную, похоже на все 40. Надо было хоновел брать а не китайца. Ну и технологический косячёк выплыл, как оказалось, силикон ещё долгое время текуч, из-за этого пакет пластин слегка деформировало, появились щели, пришлось опять силиконить. На входе и выходе силикон ужался и зазоры между листами уменьшились до 1-1,5мм. Нужно было помимо силикона, между листами что нибудь несжимаемое проложить. И не надо было гнаться за суперэффективностью, а делать зазоры между листами по 3мм, падение давления было бы меньше. А так разницы с промышленным не замечено.

hecs, Вы сделали байпас для прямого подогрева притока минуя рекуператор? Без него будут большие проблемы с обмерзанием вытяжных каналов.

Греть, я принципиально ничего не собираюсь, иначе зачем мне рекуператор. А бороться с обмерзанием, я уже научился, пока был счастливым обладателем промышленного акора :). Можно подмешивать тёплый воздух из дома к притоку (что делается сейчас), можно подтормаживать или на время выключать приток (планируется в случае критического обмерзания). Есть идея, но пока руки не доходят, сделать автоматический клапан, чтобы при срабатывании дифа или по таймеру, перекрывал приток совсем, забирая вместо него тёплый воздух из дома, тогда разморозка должна происходить ещё быстрее.

То есть вообще отопления в доме нет в классическом его понимании?
"пассивный дом"??

Рекуператор нужен для утилизации части тепла вытяжного воздуха. Причём в пластинчатом рекуператоре больше 65% утилизировать нереально.

Греть придётся всё равно и Вы уже этим занимаетесь :)

Распространённое заблуждение - возможность вытяжки без притока. Но чудес не бывает, ибо ни что не берётся из неоткуда :) Сколько воздуха Вы удалили, ровно столько же его и поступит в помещение. Если нет организованного притока или он сильно меньше вытяжки, недостающий расход притока будет из щелей здания, открытых форточек и вентиляции санузлов. Этот воздух будет подогреваться системой отопления перемешиваясь с комнатным воздухом. Иными словами - греть придётся всё равно, иначе температура в комнате сравняется с уличной. Заменяя приток рециркуляцией Вы создаёте дефицит притока и в итоге подсасываете его с улицы минуя канал приточной вентиляции.

Если дадите адрес, я вышлю эксельку для точного расчёта вентиляции с учётом влажности воздуха.

hecs, я инженер по вентиляции, сейчас выдал стандартный текст который регулярно сливаю заказчикам :)

Почему?

Там сложный набор процессов связанных с рейнольдсами и теплоотдачей в стеки каналов. Боюсь, цифирь скорее эмпирическая. Но борьба за эффективность этих устройств длится уже сотню лет и сдвиги незначительны. Главное западло состоит в том, что когда рекуперация особенно нужна, т.е. при низких температурах, эффективность пластинчатых ещё вдвое снижается из-за обмерзания вытяжки. Всегда устраивается байпас для прямой проводки притока на калорифер. И сам калорифер обязательно считается на полный поток притока.
Вот пример очень хорошего на мой взгляд рекуператора:
http://global-vent.ru/goods_rekupera...70-40-korf.htm
Пластиночки тонкие и частые, и не пластмассовые как у Хекса, а алюминиевые, т.е. теплопроводность больше на порядок.

Изредка в сети встречаются упоминания о небывалых пластинчатых рекуператрах с эффективностью 95%, так это - полная чушь. Вот такой пример:
http://www.citiair.ru/pages/vent/rec...uperplast.html
Кстати, я знаю этих ребят (Сити-эйр). Страшно далеки они от понимания законов физики.

Реально круто утилизируется тепло роторными рекуператорами. Там- да, до 95 процентов может доходить при благоприятных условиях. Но дорогие, падла, не подступишься! Когда закладываю их в проект, заранее знаю что придётся переделывать, как только клиент увидит прайс.

По идее роторные - это не рекуператоры а регенераторы, и при кустарном изготовлении
они конечно сложнее, чем пластинчатые регенераторы но не в разы - в общем вполне реализуемые.

Добавлено через 1 минуту
Это делать не обязтельно - есть более сложный и в то же время эфективный способ решения этой задачи, это перекрестное переключение направлений потока.

Подумал чуток про эффективность... рейнольдсы тут не при чём. Дело в компоновке каналов.

Эти рекуператоры называют пластинчато-перекрёстными. То есть вытяжка и приток движутся под прямым углом друг к другу. Иначе практически невозможно скомпоновать коллекторы. Поле температур на пластинах (а значит и в элементарных струйках потока) получается очень неоднородным, отсюда и потеря эффективности. Идеален был бы рекуператор, у которого приток и вытяжка движутся параллельно и навтречу друг другу. Тогда поле температур по пластинам было бы равномерным, приток от начала к концу каналов равномерно бы нагревался, а вытяжка - равномерно охлаждалась. Но организовать с каждой стороны такого рекуператора два изолированных коллектора - задача космически сложная.

Совершенно непонятно такое утверждение.
Одно дело когда речь идет о перекрестном движении потоков внутри рекуператора или когда есть крепкий минус за бортом и приходится часто отогревать от замерзшего конденсата.

Совсем другое дело, когда в рекуператоре встречное движение потоков и когда за бортом около нуля -
хоть 95% эффективности можно добиться - лишь бы габариты позволили и напорная характеристика вентилятора была соответствующая.

Добавлено через 1 минуту
Вот блин, пока писал.... отлучался..... а ответ уже тут как тут:sorry:

Добавлено через 16 минут

Совсем не обязательно организовывать движение потоков параллельно у самого входа/выхода в рекуператор.
Вход может быть диагональным, торцево-боковой (один с торца, другой с боку) - главное, чтобы был достаточно длинный участок пакета пластин на котором потоки двигаются параллельно в противотоке.


http://heatpp.narod.ru/lib/Lukanin.html на 590-й странице три графика, из которых понятно, что только в такой схеме рекуператора может быть практически постоянный температурный напор по всей длине аппарата, и этот температурный напор можно сделать сколь угодно малым бесконечно увеличивая длину канала.

Разумеется, коллекторы в этом случае придётся разносить. Можно оба вбок, а можно один оставить с торца. В любом случае, конструкция получается очень громоздкой и трудоёмкой. Собственно. поэтому и прижилась только пластинчато-перекрёстная схема. Как только стоимость такого рекуператора приблизится к роторному, он становится неинтересным.

В реальной жизни есть ещё габариты венткамеры. Даже существующие пластинчато-перекрёстные рекуператоры, учитывая 4 здоровенных воздуховода сходящихся в одной точке здания, да и вся прочая ботва так загромождают венткамеру, что воспользоваться этим возможно довольно редко. Хорошо ещё когда байпас встроен в установку, как у VTS-Clima! А если городить наборную приточно-вытяжную установку из отдельных компонентов, так вообще втрое объём вырастает.

В сложных системах больших и не очень зданий спору нет не каждую фиговину можно разместить,
а если в своем доме городить рекуператор из подручных материалов - то фиг бы с ними с габаритами.
На чердаке место найдется всяко.

Не... это я о рекуператоре, а не о доме в целом :). Идея конечно заманчивая, но вложений требует значительно больших.

А как же это: Very high efficiency counter cross flow heat exchanger with efficiency from 90 to 97%. Отсюда? Он у меня был и очень похоже выдавал. Термометр на притоке показывал около 20, на улице например -10, в доме +24, эффективность считайте сами, я не умею. Система отбалансирована. При этом воздухозабор на вытяжку осуществляется у пола т.е. ещё минус градус и идёт хоть и по изолированному но неотаплеваемому чердаку в коробе из ОСБ 10мм (0,2х0,2х8м), т.е. ещё минус минимум градус.
А по поводу подогрева, я сейчас подмешиваю тёлый к забортному, но при этом вдвое(примерно) увеличил обороты приточного вентилятора. У меня есть резерв, если помните разность падения давления между притоком и вытяжкой оказалась почти в два раза. Поэтому думаю, что баланс соблюдён. Я пытался бороться с обмерзанием, увеличивая длину теплообменника, но при этом напихал пластины с таким маленьким зазором, что конденсат, гонет напором воздуха в холодную зону и он не успевает стекать (габариты не позволяют поставить теплообменник вертикально, сейчас он стоит под углом 15-20 градусов к горизонту). Думаю собрать ещё один чуть длиннее и зазоры сделать уже 3мм а не 1.5-2. Пришли термометры с точностью 0,06 градуса, на днях попробую подключить.
Я где то читал серъёзное исследование этого вопроса, если найду поделюсь, что при толщине пластин уже порядка 2-5 десятых миллиметра материал перестаёт иметь значение. И площадь теплообмена у меня больше 50кв.м.
А вы на фотографии в начале темы смотрели :), я такой и делал. Только на выходе поток вытяжки идёт поперёк.
У меня вот не находится.

всё правильно, тут даже серьезных исследований не нужно, простой расчет теплового сопротивления об этом говорит.

понятно что для полипропиленовых пластин тепловое сопротивление будет на три порядка выше, чем для алюминиевых, но оно всё равно очень и очень мало.

Допустим расход воздуха 150 м3/ч=0,0417 м3/с
при разнице температур +25 и -10 =35 градусов
максимальная мощность регенерации примерно 1,75 кВт

при площади 50 м2 перепад температур на 0,3 мм полипропилене (теплопроводность 0,2 вт/м/к)
будет 1750/50*0,0003/0,2=0,0525 градуса
ну и что, что у алюминия этот перепад в тысячу раз меньше????

Не согласен. Простой расчёт теплового сопротивления тут мало чего даёт.
На пластинах нет перепада температур в 35 градусов. Приток по ходу канала плавно нагревается, а вытяжка так же плавно охлаждается. Перепад температур на стенке пластины весьма мал. Поэтому 0,0525 градуса или на три порядка меньше, это это есть две большие разницы :) . Алюминиевый рекуператор попросту можно сделать в разы компактнее при той же эффективности.

Добавлено через 12 минут
Почти понял :) А почему раздвоенный коллектор только с одного конца? В смысле, как поток разделяется с другой стороны?

ЗЫ прицепил типичный подбор ПВ-установки из одного проекта. Но согласен, при встречно-параллельной компоновке пластин цифры будут другие.


Хекс, попробую обоснуовать утверждение что "Вы уже греете воздух".
Ок, пусть кпд рекуператора у Вас 100%. Самая низкая температура вытяжного воздуха которая возможна в пластинчатом рекуператоре - 0С. Точнее сказать - небольшой плюс. Если при расходе удаляемого воздуха 150 м3/ч его температура 0, а на улице -25, то это значит что Вы греете улицу с мощностью 1.25 кВт. Каким бы способом Вы не поддерживали температуру вытяжки около нуля, эта потеря тепла неизбежна. Т.е. при равных расходах температура приточного воздуха будет ниже комнатной. В любом случае придётся его догревать тем или иным способом, например при помощи батарей отопления. Защита от обмерзания подмесом рециркуляционного воздуха - вполне работоспособная схема при небольших расходах. В крупных системах так не делают из-за громоздкости (добавляются ещё два огромных рециркуляционных воздуховода). Учитывая, что потерь тепла всё равно не избежать (см. выше) куда проще греть калорифером.

hecs, Максимальное количество тепла которое Вы сможете утилизировать при расходе 150м3/ч, это 1 кВт. При температуре наружного воздуха -20С для подогрева расхода 150 м3/ч до +20С потребуется ок. 2 кВт. Таким образом, даже при 100% эффективности теплообменника степень рекуперации при -20С будет равна 50%. Нагрузка на систему отопления в этом случае возрастёт на тот самый потерянный 1 кВт.