Рекуператор своїми руками - пластинчастий, коаксіальний, з труб і полікарбонату

Рекуператор – невід’ємна частина сучасної системи вентиляції. Його використовують для здійснення теплообміну між припливним і вихідним повітряними потоками, що дозволяє істотно підняти ККД опалювальної системи.

Сучасний будинок являє собою герметичну конструкцію, захищеною від зовнішнього середовища ефективними теплоізоляційними матеріалами і конструкціями. В результаті цього, всередину будинку необхідно забезпечити надходження свіжого повітря і видалення вуглекислого газу. Але якщо не використовувати рекуперацію енергії – всі зусилля по утепленню будинку будуть безглуздими.

Зміст

Види рекуператорів

В залежності від конструктивного рішення розрізняють такі види рекуператорів:

Роторний. Являє собою конструкцію з двох повітроводів, у поперечному перерізі яких розміщений повітропроникний диск-теплообмінник. Обертається двигуном, він служить для нагріву припливного і охолодження вихідного потоків;
Пластинчастий. В якості теплообмінника використовується набір пластин, між якими циркулює повітря. Самі пластини збираються таким чином, щоб теплообмін здійснювався по всій їх площі;
Коаксіальний. Являє собою систему з змонтованих трубопроводів, таким чином, щоб забезпечити теплообмін між проходять по них повітряними потоками. Використовується так звана система «труба в трубі», коли магістралі коаксіально з’єднуються між собою;
Кожухотрубний. Є варіацією коаксіальної конструкції. Відмінність полягає в тому, що припливне повітряний потік рухається по трубопроводах у двох різних напрямках у верхній і нижній частині кожуха;

У відповідності зі взаємною орієнтацією повітряних потоків виділяють наступні види рекуператорів:

Перехресноточні. У них повітряні потоки рухаються назустріч один одному і перетинаються під кутом в 90°. Така геометрія потоків властива пластинчастим рекуператорів;
Протиточні. Повітряні потоки рухаються в протилежних напрямках паралельно один одному. Так працюють роторні рекуператори;
Прямоточні. Припливний і витяжний потоки рухаються паралельно в одному напрямку. Така схема циркуляції характерна коаксіальним (трубчастим) рекуператорів.

Коаксіальний рекуператор

Виготовлення пластинчастого рекуператора

Потрібні такі матеріали та інструменти:

Матеріал для пластин: алюмінієвий, мідний чи бляшаний аркуш;
Утеплювач: пінопласт або мінеральна вата;
Герметик, клей;
Ножиці по металу;
Вентилятори: 2 шт;
Листям матеріал для корпусу: фанера, ДВП, ДСП, пластик;
Фланцеві патрубки;
Ножівка по дереву;
Матеріал для формування каналів: планка квадратного перерізу 1х1см, виконана з дерева, захищеного антисептиком, або пластику.

Далі керуються наступною послідовністю кроків:

З листового матеріалу для теплообмінника вирізаються квадрати, розміром 60х60 см. Величина пластин може змінюватись в залежності від того, який за габаритами буде майбутній рекуператор. Кількість заготовок вибирається в діапазоні від 20 до 50 і більше шт. Кути кожної пластини підрізають: по кожній з сторін відкладається 2 см, ставляться відмітки; по лінії між ними виробляється рез;

На кожній з пластин можна додатково закріпити ребра для додання турбулентності повітряних потоків. Так можна значно збільшити ефективність теплообміну;

З планки вирізаються бруски, за величиною усічених кутів. Їх встановлюють на клей, попередньо нанесений на пластину. Далі, на дві сторони по діагоналі також приклеюються бруски, але вже величиною в бік квадратної заготовки, до примикання до кутовим обмежниками;

Зверху на отриману конструкцію приклеюють наступну металеву пластину. Так виходить один елемент каналу. Наступний ряд, робиться точно так само, тільки пластину повертають на 90° відносно попередньої. Таким чином, формується два перехресних каналу. Далі теплообмінник збирається пошарово;

Наступний етап — виготовлення корпусу рекуператора. Для цього беруть приготований листовий матеріал. З нього вирізають сторони майбутнього корпусу, в який повинен поміститися теплообмінник, встановлений діагонально;

Навпаки повітряних каналів вирізують отвори округлої форми, навпроти яких встановлюються фланці для з’єднання повітроводів. З внутрішньої сторони корпусу з примиканням до патрубків монтуються припливний і витяжний вентилятори;

Далі вирізаються бічні стінки, які кріпляться до корпусу пристрою за допомогою шурупів або меблевих стяжок;

У корпусі слід передбачити отвори для зливу конденсату. У процесі роботи, коли тепле повітря проходить через холодні канали, на них конденсується волога. Щоб пристрій працював нормально необхідно встановити в нижній частині корпусу спеціальний зливний патрубок, який згодом приєднується до системи каналізації;

Корпус теплообмінника бажано покрити шаром теплоізоляції, особливо, якщо пристрій буде функціонувати в неопалюваному приміщенні. Для цього зовні на корпус наклеюється листовий утеплювач: мінеральна вата або пінопласт. Якщо цього не зробити, конденсат всередині корпусу може замерзнути, що призводить до закупорки повітряних каналів: пристрої вийде з ладу.

Рекуператор з полікарбонату

Полікарбонат – матеріал, який обідає низькою теплопровідністю і, здавалося б, зовсім не підходить для виготовлення теплообмінника. Але це не так. Якщо для рекуператора використовувати металеві пластини, є ризик того, що з’являється в процесі роботи конденсат буде замерзати, в силу швидкого охолодження повітряних мас витяжного каналу.

Використання пластин з полікарбонату в такому випадку дозволяє:

Знизити різниця температур, що виникають після проходження через одну секцію теплообмінника, що зменшує кількість утворився конденсату;
Уникнути охолодження пластин теплообмінника нижче температури замерзання води;
Полікарбонат володіє стійкістю до корозії, що дозволяє продовжити службу пристрою.

У випадку недостатньої ефективності, можна послідовно з’єднати кілька секцій, щоб отримати високий ККД установки. Для цього кілька теплообмінників встановлюють в корпус один за іншим, повернувши їх на 90° відносно один одного. Таким чином, повітряні потоки будуть рухатися від секції до секції по діагональній траєкторії.

Виготовлення трубчастого рекуператора

Трубчастий теплообмінник відносно простий у виготовленні, а сама система виходить більш компактною, ніж пластинчастий аналог. Готове пристрій відрізняється компактністю і легко може бути змонтовано всередині стіни.

Для самостійного виготовлення знадобляться наступні матеріали та інструменти:

Труби водопровідні пластикові, діаметром 110мм: 2м;
Трійники для підключення повітроводів: 2шт;
Дриль;
Розмічальний інструмент, керн, молоток, циркуль;
Вентилятори: 2шт;
Трубка з алюмінію або міді, діаметром 1см: 20 метрів;
Металеві фланці 100мм: 2шт;
Заглушки для водопровідних труб: 2шт.

Головним елементом трубчастого рекуператора є теплообмінник, його збирають наступним чином:

У фланцях, що представляють собою металеві диски, висвердлюються отвори, діаметром в 1 див. Відстань між отворами повинне бути 5мм. Розмітку зручно робити у вигляді ряду концентричних кіл, на яких зазначаються центри майбутніх отворів;

Далі, металева труба малого діаметра ріжеться на шматки завдовжки в одну секцію водопровідної труби, або менше, залежно від розмірів майбутнього рекуператора. Чим більше довжина теплообмінника, тим вище його ККД;

Кожен шматок труби приєднуватись до фланців. Таким чином, виходить припливний повітропровід. Місця з’єднань герметизуються зварюванням або клеєм.

Далі приступають до остаточної зборки пристрою, корпусом якого виступає водопровідна труба, діаметром 110мм:

На секцію корпусних труби з двох сторін встановлюються трійники. Всередину вставляється трубчастий теплообмінник, він повинен виступати за обріз трійників з двох сторін;
Кожен трійник подовжується відрізками, так, щоб фланець примикав до кожного продовження. Стик між фланцем і трубою герметизується. З одного боку навпроти фланця встановлюється припливний вентилятор;
До парі трійників, відводів, приєднується контур витяжки. Навпроти одного з відводів, всередині труби, монтується другий вентилятор;
У процесі роботи, холодне повітря проходить по трубах теплообмінника, які обдуваються теплим вихідним потоком. На трубках всередині корпусу утворюється конденсат; Для його видалення слід передбачити в корпусі пристрою спеціальний патрубок, який під’єднується до системи каналізації.

Боротьба з замерзанню конденсату

В зимовий період різниця в температурі на вулиці і в приміщенні може призводити до обмерзання теплообмінника. Одним з вирішення даної проблеми є використання земляного контуру для попереднього підігріву припливного повітря.

Для цього на глибині 2 м розміщується труба, виконана з міді, нержавіючої сталі або композитних матеріалів. Вона заповнюється водою і виступає в ролі генератора тепла. Температура на глибині постійна і становить 10-12°С і не залежить від пори року.

До земляного контуру підключається радіатор, який встановлюється всередині припливного каналу. При проходженні через нього, повітря попередньо підігрівається, після чого направляється на рекуператор. Це виключає утворення полою на пластинах теплообмінника.

Конденсат на рекуператорі

Бліц-поради

Установка байпаса. Якщо немає можливості організувати земляний контур, в цілях боротьби з замерзанню конденсату в корпус теплообмінника встановлюють спеціальний клапан, що відсікає надходження холодного повітря в систему. Клапан спрацьовує, якщо температура теплообмінника знижується нижче допустимої межі. У такому разі через систему проходить тільки теплий вихідний повітряний потік, який підігріває теплообмінник;
Регулювання швидкості обертання вентиляторів. Щоб додатково контролювати систему вентиляції, її нерідко доповнюють мікропроцесорним блоком, який дозволяє регулювати швидкість обертання припливного і витяжного вентиляторів. Це дозволяє не тільки ефективно боротися з обмерзанням теплообмінника, але й регулювати обсяг прокачується через систему повітря;
Земляний контур попереднього підігріву можна використовувати в літній час для охолодження припливного повітря. Для цього необхідно лише організувати рух потоків в обхід рекуператора.