1.Рекуператор пластинчатый перекрестного типа.


В принудительных системах вентиляции более 90% энергозатрат приходится на нагрев или
охлаждение приточного воздуха. Одним из методов экономии является применение в этих
системах устройств, которые называются теплообменниками или рекуператорами.
В нашем эксперименте будет использован рекуператор пластинчатый перекрестного типа.
Немного остановимся на конструкции этого устройства. рекуператор пластинчатый

Рекуператор состоит из
пластин, как правило это алюминий, однако существуют конструкции, в
которых используют нержавеющую сталь, пластик, бумагу.

Поток воздуха выходящего
из помещения (удаляемый загрязненный воздух) пересекается перпендикулярно
с входящим в здание потоком воздуха - приточным (рис.1).
Рекуператоры, в которых применяется подобная схема, называются перекрестными.


В точке прикосновения двух
потоков между ними находится пластина, которая по сути является теплообменником.
В этой точке происходит теплообмен, т.е. выходящий теплый воздух нагревает холодный входящий (в летний период наоборот).

На эффективность рекуператора в большей степени влияют следующие факторы:
-соотношение обьемов вытяжки и притока;
-скорость потока в рекуператоре;
-Толщина пластин,материал из которого они изготовлены,расстояние между пластинами
и их конфигурация;

Эффективность пластинчатых рекуператоров иногда доходит до 70-75%, и можно
достичь более высоких показателей, однако имеется другая сторона медали.

Чтобы достичь высокого КПД необходимо:

1) Максимально увеличить размеры рекуператора. Это делается для того, чтобы
уменьшить скорость потока внутри устройства (т.е. увеличивается время нахождения
воздуха между пластинами, что положительным образом влияет на теплопередачу.
Минусом этого подхода является существенное увеличение размеров и стоимости устройства.

2) Максимально уменьшить расстояние между пластинами. Этот способ является
одним из наиболее эффективных. Суть метода в том, что при увеличении количества
пластин увеличивается общая площадь теплообмена. Отрицательным моментом является
то, что при больших перепадах температур в помещении и на улице неизбежно
возникновение конденсата. Чем меньше расстояние между пластинами, тем сложнее
производить отток конденсата в устройстве. Т.е. может наступить такой момент,
при котором конденсат не успевает стекать с пластин и происходит обмерзание
устройства, что приводит к резкому падению КПД. Все пластинчатые рекуператоры
подвержены этому явлению, поэтому необходимо находить какой-то баланс между КПД
рекуператора и расстояниями между пластинами.

3) Использование выштамповок на пластинах, или установка гофрированных
пластин между основными. Оба способа увеличивают общую площадь теплообмена,
однако еще больше ухудшают отвод конденсата за счет неровностей на пластинах,
что соответственно приводит к более раннему обмерзанию.

С другой стороны, при углубленном рассмотрении этого вопроса мы узнали, что
при прохождении воздуха между пластинами он распределяется на три потока.
Три слоя теплообмена

Два потока проходят вдоль пластин так называемые приграничные, и третий слой
находится между ними. Этот процесс интересен тем, что в приграничных слоях
происходит эффективный теплообмен, а в среднем слое он минимален.
То есть теплый и холодный поток некоторым образом изолированы друг от друга.
Приграничные слои имеют малую толщину и препятствуют контакту основного потока
с пластинами, фактически выполняя роль изолятора.
Использование выштамповок в пластинах позволяет "срывать" приграничные
слои, перемешивая их со средним слоем. Применение такой технологии позволяет
существенно поднять КПД рекуператора по сравнению с рекуператорами в которых
используются гладкие пластины.

4) Если увеличить объем вытяжки по сравнению с притоком, например
в 2 раза, то эффективность мы также повысим за счет того что объем теплого
воздуха больше, значит в рекуператоре он больше передаст тепла холодному потоку.
Но и здесь существуют проблемы. Первый момент - нагрузка на пластины со стороны
вытяжки, что может привести к деформации пластин. И второй момент - не всегда
можно спроектировать систему вентиляции с такими соотношениями расходов воздуха.
Некоторые производители рекомендуют соотношение потоков не более чем 1 к 1,5.

Как говорилось выше, все пластинчатые рекуператоры имеют такую негативную
характеристику, как обмерзание при низких температурах.При монтаже системы
это учитывается. Устанавливается автоматика,которая включает в себя датчики
температур,датчики давления, заслонки и блок управления. При обмерзании
рекуператора автоматика снижает обороты или полностью останавливает приточный
вентилятор до того момента пока не оттают пластины при помощи вытяжного воздуха.
Или приточный поток направляется в обводной воздуховод (байпас) и через
нагреватель поступает в помещение.

Несмотря на такое большое количество нъюансов при установке рекуператоров,
их применение экономически выгодно. Стоимость установки иногда окупается за
половину сезона. В нашей стране больших объемов продаж не наблюдается, однако
с каждым годом спрос увеличивается в разы по сравнению с предыдущими периодами.

Теперь перейдем к нашему опыту.

Собрать рекуператор своими руками непросто, так как необходима масса специализированного оборудования. Поэтому, по нашей просьбе,на некоторых этапах производства рекуператора, нам помогали специалисты из компании Вент-система, которая специализируется на производстве пластинчатых рекуператоров. Первым этапом была нарезка и гибка пластин. Пластины соединяются между собой с помощью замка. Алюминий применили толщиной 0,28 мм. Потом собрали пластины в блок. (рис.2,3).

рекуператор пластинчатый рекуператор пластинчатый














Изготовили из обычной оцинковки боковые стойки,поставили между ними блок пластин (рис.4)
и соединили верхней и нижней крышками. Пустоты между пластинами и боковыми стойками загерметизировали силиконом (рис.5).

рекуператор пластинчатый рекуператор пластинчатый















Поставили фланцы из стандартной вентиляционной рейки и получился вот такой теплоутилизатор (рис.6)

рекуператор пластинчатый
Весь процесс занял около 4-х полных дней. Собранное нами устройство имеет следующие параметры:
-расстояние между пластинами-4мм.;
-Общая площадь пластин- 4,732 м. кв.;
-Подсоеденительные размеры-260*280 мм;
-Материал пластин-алюминий толщиной 0.28 мм.;
-Количество пластин-70 шт.;

В качестве вытяжного и приточного вентиляторов использовали вентиляторы
производства "ВЕНТС" серии ТТ-125. Производительность вентиляторов
на 1 скорости-220 м.куб./ч.;
на 2 скорости-280 м.куб./ч.

При проведении опыта температура на улице была +3..+6 градусов.
При работе рекуператора появление конденсата не наблюдалось.
Вообще-то это удивительно: без каких-либо нагревательных элементов, воздух
проходя через "какой-то ящик" нагревается!!!!




На этом пока все.

P.S. Эксперимент так понравился,что если получится, зимой сделаем новые.
Интересно следующее: зависимость КПД от расстояния между пластинами;
Влияние на КПД гладких и профилированных пластин.И конечно-же борьба с конденсатом.
Может удастся что-нибудь придумать новенькое в этой сфере.


Автор: Корженко Сергей

07/07/2011