Как сэкономить не только тепло, но и деньги

Сколько тепла улетает в трубу?

Как известно, через систему вентиляции происходят значительные теплопотери в доме. Больше, чем через стены, кровлю и пол. Около 30% тепла, полученного с такими затратами, в прямом смысле, вылетает в трубу. Отказаться от вентиляции, особенно в современных домах, невозможно, тепла жалко, что же делать - продолжать обогревать улицу, оплачивая счета за газ или электричество? Выход - разумно экономить тепло, уменьшая потери, где это возможно.

Один из способов снизить теплопотери вентиляции - монтаж системы рекуперации тепла. Этот термин происходит от латинского слова "recuperatio", что означает обратное получение. Если вспомнить высказывание утки-миллионера Скруджа МакДака из диснеевского мультфильма: "Сэкономленный доллар – заработанный доллар", то система рекуперации тепла позволяет не только экономить тепло, но и зарабатывать деньги.

Как устроен рекуператор?

Основной действующей частью рекуператора, да, в общем-то, и единственной, является теплообменник. Все остальные навороты - вентиляторы, автоматика, фильтры - служат для комфортного использования рекуператора. Теплообменники в рекуператорах бывают разного типа: роторные и пластинчатые. Наиболее простой и распространенный - пластинчатый рекуператор.

Принцип действия рекуператора.

Функционирование устройства заключается в том, что отработанный теплый воздух помещения удаляется на улицу, предварительно отдав часть своего тепла на нагрев свежего, но холодного, уличного воздуха. Процесс теплообмена и происходит в рекуператоре, при этом, чистый воздух не смешивается с использованным воздухом. Получается двойная экономия тепла: воздух, выбрасываемый из помещения, большую часть своего тепла оставляет в помещении, а свежий воздух попадает в помещение уже не настолько холодный, как уличный, а значит, для его нагрева до комнатной температуры потребуется гораздо меньше энергии. Необходимость рекуперации тепла очевидна. Но маленькая затыка: эти агрегаты показались нам необоснованно дорогими: цена самого дешевого, который нашли, составляет 48000 - рублей. А никаких космических технологий не наблюдается: металлический ящик, в котором установлен теплообменник и два вентилятора. Поэтому решили попробовать сделать рекуператор самостоятельно.

Рекуператор своими руками.

Самая главная деталь, как уже говорилось, теплообменник. Самый простой - пластинчатый. Вот его и будем делать.

Технические параметры выбранной модели:

- расход воздуха (максимальный) 300 м³час

- эффективность рекуперации 85%

Рассчитать площадь пластин теплообменника можно по формуле Q = KFtcp. Это уравнение описывает количество теплоты, передаваемое от горячего тела к холодному. Q - количество теплоты, измеряется в Ваттах, K - коэффициент теплопередачи (Вт/(м²/К)). Для воздуха, а нас интересует именно воздух, он равен 0,036. F - площадь, а tср - разница между температурой наружного воздуха и температурой в помещении. Отсюда: F=QK*tср. Путем подсчетов получаем, что площадь пластин теплообменника будет достаточной в пределах 3,3 м².

Из чего сделать теплообменник.

Для изготовления пластин теплообменника подходят листовые материалы с высоким коэффициентом теплопередачи - способные быстро нагреваться и быстро отдавать тепло. Идеальным материалом с такими характеристиками будет металл. В готовых рекуператорах теплообменник делают из алюминиевых пластин. Но, "за не имением гербовой..." - выбираем оцинкованную сталь. Размеры листа оцинковки - 1000 х 2000 мм. Листы нужно разрезать на квадратные или прямоугольные пластины. Необходимо рассчитать, как разрезать, чтобы добиться необходимой для рекуперации площади, не сделать корпус рекуператора сильно габаритным, и произвести наименьшее количество резов с минимумом обрезков. Требуемая площадь - 3,3 м², оптимальный размер пластин получается 199 х 284 мм, с учетом ширины реза. 

Из листа получается 35 пластин. Для получения площади 3,3 м² потребуется 60 пластин. А значит, на изготовление пластин потребуется чуть больше полутора листов. Использовать ножницы по металлу для нарезки не рекомендуется - при разрезании они загибают край. Довольно просто эту операцию произвести при помощи УШМ и тонкого диска по металлу. Когда все пластины нарезаны, стоит обработать края, чтобы убрать зазубрины. Теперь нужно соединить пластины в теплообменник.

Сборка теплообменника.

Для того, чтобы происходил процесс обмена теплом, нужно, чтобы теплый воздух нагревал, а значит, отдавал тепло. Для этого мы сделали пластины из металла: металл быстро нагревается от соприкосновения с теплым воздухом. Важен еще один принцип работы рекуператора: чистый и отработанный воздух не смешиваются. Это значит, что теплый воздух проходит по своему каналу, а холодный – по своему каналу. Перегородка между каналами, сделанная из металла, нагреваясь от теплого воздуха, передает тепло холодному, а значит, нагревает его. Для увеличения эффективности таких каналов нужно сделать много. Нарезанные листы складываем в пачку, с расстоянием между соседними пластинами. Для того, чтобы общее сечение получившихся каналов между пластинами соответствовало объему проходящего воздуха, это расстояние должно быть не менее 4 мм. Чтобы соединить пластины используем резьбовую шпильку, в качестве жестких прокладок между листами взяли гайки. 4 миллиметра высотой оказалась гайка диаметром 6 мм, диаметр резьбовой шпильки - 5 мм. От шпильки отрезали четыре куска, длиной около 350 мм. Так же нужно обеспечить герметичность канала с двух сторон пластины, оставив щель с двух других. Для этой цели отлично подошел утеплитель для окон - полоски поролона шириной 10 мм, толщиной 4 мм и с липкой одной стороной. Другую сторону поролоновой полоски проклеивали при помощи нейтрального силикона. В пластинах по углам нужно просверлить отверстия, чтобы прошла резьба. 

Теперь собираем пластины, прослаивая утеплителем для окон и надевая гайки на резьбу для жесткости. После того, как силикон высохнет (на следующий день), можно собирать получившийся теплообменник в корпус. Корпус рекуператора сделан из той же оцинкованной стали, что и теплообменник.

Подключение рекуператора.

Для подключения вентиляторов нужны фланцы с патрубками. 

Вентиляторы купили обычные, канальные, с мощностью в 300 м³час. Собирая корпус рекуператора нужно не забыть сделать отвод конденсата, который непременно будет образовываться при соприкосновении теплого, влажного воздуха квартиры и холодного металла. Трубку для отвода конденсата отвели в заранее предусмотренный для этого отвод фановой трубы. В отличие от заводского образца, у которого в корпусе смонтирован и теплообменник, и вентиляторы, и прочее, оба вентилятора и клемную коробку смонтировали снаружи корпуса. Вентиляторы подключили параллельно через регулятор скорости. Таким образом, они будут работать синхронно: сколько кубических метров будет подано снаружи, столько же выбросится на улицу. Важно! Нужно покупать именно регулятор скорости двигателя. Простой диммер для регулирования мощности освещения не подойдет. Если использовать диммер, вентиляторы сгорят. В качестве фильтра использовали мочалку для мытья тела - клубок из пластиковой сеточки, предварительно разрезав скрепы, чтобы была не слишком тугая.

Финансовые расходы на изготовление рекуператора.

Лист оцинкованный - 4 шт*478 руб;

Вентиляторы - 2 шт*940 руб;

Силикон - 2 шт*120 руб;

Уплотнитель для окон - 2 шт*90 руб;

Гайки М6 - 120 шт - 120 руб;

Штанга резьбовая М5 - 1 шт*60 руб;

Клемная коробка наружная - 1 шт*24 руб;

Регулятор скорости - 1 шт*750 руб;

Мочалка для фильтра - 1 шт*69 руб.

Итого, общая стоимость материалов без учета стоимости работ: 5235 рублей плюс транспортные расходы - 600 рублей. Против 48000 цены рекуператора заводского изготовления - разница, видная не вооруженным взглядом. При помощи регулятора скорости, выставили объем подачи воздуха около 100 м³час. По нормам, этого достаточно для квартиры той площади, в которой была собрана данная приточно-вытяжная система. Планируется, что так она и будет работать все время - и днем и ночью. Если заказчикам потребуется разжечь камин или к ним придут гости, то мощность можно увеличить.