Калорифер воздух-воздух: рекуперация и утилизация тепла
«Калорифер воздух-воздух передаёт тепло от вытяжки к притоку без теплоносителя, КПД рекуперации — порядка 50–85 %.»
Калорифер воздух-воздух — теплообменник, в котором тёплый поток отдаёт тепло холодному напрямую, без промежуточной воды или пара. Главное применение — рекуперация: тёплый вытяжной воздух подогревает холодный приточный и экономит энергию на нагрев. Расчёт и нормы — по СП 60.13330.2020.
- Принцип: тепло идёт от одного воздушного потока к другому без теплоносителя — не нужны теплосеть и обвязка.
- Задача: рекуперация — вытяжка греет приток; и утилизация тепла нагретых технологических выбросов.
- КПД (температурная эффективность): обычно порядка 50–85 % в зависимости от типа, выше всего у роторных — 70–85 %.
- Типы: пластинчатый, роторный, с промежуточным теплоносителем (гликолевый), на тепловых трубках.
- Ограничение: сам до нужной температуры не догревает — ставится перед водяным или электрическим калорифером догрева.
- Риск №1: обмерзание зимой — нужен байпас или преднагрев наружного воздуха.
Что такое воздух-воздух и чем отличается от водяного
Калорифер воздух-воздух — это теплообменник, в котором два воздушных потока идут рядом через разделяющие поверхности и обмениваются теплом. Промежуточного теплоносителя нет: тёплый воздух отдаёт тепло холодному напрямую через тонкие стенки каналов. Именно поэтому такой аппарат чаще называют рекуператором — он не столько «греет», сколько возвращает тепло, которое иначе улетело бы с вытяжкой на улицу.
Отличие от привычного водяного калорифера принципиальное. Водяной подключается к теплосети и может догреть приток до любой заданной температуры — он ограничен только мощностью и параметрами воды. Воздух-воздух зависит от того, насколько тёплая вытяжка и сколько её: он лишь снимает часть перепада температур. Поэтому это не основной нагреватель, а узел энергосбережения перед основным нагревателем.
| Признак | Воздух-воздух | Водяной | Электрический |
|---|---|---|---|
| Теплоноситель | нет (поток → поток) | горячая вода | нет (ТЭНы) |
| Функция | рекуперация, экономия | основной нагрев | нагрев / догрев |
| Догрев до нужной t | нет, только часть | да | да |
| Где ставят | перед калорифером догрева | ступень нагрева приточки | малые расходы, нет теплосети |
| Нужна теплосеть / обвязка | нет | да | нет |
Типы рекуператоров воздух-воздух
По конструкции рекуператоры воздух-воздух делят на четыре основные схемы. Они отличаются КПД, тем, смешиваются ли потоки, и наличием движущихся частей. КПД ниже — это температурная эффективность, то есть доля перепада температур, которую аппарат возвращает; значения ориентировочные и зависят от режима. Расчёт экономии и срока окупаемости по этим цифрам — в статье рекуперация тепла в промышленной вентиляции, а общий эффект для системы вентиляции — в материале про энергоэффективность промышленной вентиляции.
| Тип | КПД (порядок) | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|---|
| Пластинчатый (перекрёстный) | 50–75 % | нет движущихся частей, потоки не смешиваются, надёжен и дёшев | склонен к обмерзанию, нужен байпас |
| Роторный | 70–85 % | самый высокий КПД, передаёт и тепло, и влагу | есть переток потоков, движущийся барабан и привод |
| С промежуточным теплоносителем (гликолевый) | 40–60 % | приток и вытяжку можно разнести на разные концы здания | два теплообменника, насос, контур с антифризом — ниже КПД |
| Тепловые трубки | 50–70 % | компактны, без движущихся частей, потоки не смешиваются | чувствительны к монтажу и положению, дороже пластинчатых |
Отдельная разновидность — медно-алюминиевые пластинчатые теплообменники (типа ВНВ/ВОВ, заводы ВЕЗА и МОВЕН). Их применяют не только для нагрева и охлаждения, но и для утилизации тепла газовоздушных выбросов, и это современная замена биметаллических калориферов на такой задаче.
Где применяют и место в схеме приточки
Рекуператор воздух-воздух ставят там, где есть постоянная вытяжка тёплого воздуха и её тепло жалко выбрасывать: приточно-вытяжные установки офисов, торговых центров, бассейнов, производственных цехов. Вторая область — утилизация тепла нагретых технологических выбросов, когда тепло уходящего потока возвращают в приток.
В схеме приточной установки рекуператор идёт первым по ходу наружного воздуха. Холодный приток проходит через рекуператор, где подогревается встречной вытяжкой, и только потом попадает на калорифер догрева — водяной или электрический. Такая последовательность и даёт экономию: догревателю остаётся добрать лишь остаток до нужной температуры, а не весь перепад от уличной.
Типичные ошибки при выборе и эксплуатации
Путать рекуператор с водяным калорифером и ждать полного нагрева: проектировщик рассчитывает, что воздух-воздух сам выведет приток на +20 °C. В мороз рекуператор с КПД 60 % при уличных −26 °C даёт лишь около 0…+5 °C — люди получают холодный приток.
Правильно: считать рекуператор узлом экономии, а не нагревателем, и всегда закладывать за ним калорифер догрева на полную мощность.
Нет защиты от обмерзания зимой: влага из тёплой вытяжки конденсируется в каналах рекуператора и при отрицательных температурах намерзает льдом. Каналы зарастают, расход воздуха и КПД падают, установка уходит в аварию.
Правильно: предусмотреть преднагрев наружного воздуха перед рекуператором или циклы оттайки, а для роторного — снижение оборотов барабана при риске обмерзания. Подробнее о вариантах защиты — в статье защита калорифера от замерзания.
Нет байпаса на тёплый период: летом наружный воздух теплее вытяжного, и рекуперация начинает догревать приток вместо охлаждения. Плюс сам рекуператор создаёт лишнее сопротивление — вентилятор тратит энергию впустую.
Правильно: ставить обводной клапан (байпас), который в тёплый период пускает приток мимо рекуператора; этот же узел работает и в защите от обмерзания зимой.
Нужен подбор оборудования нагрева приточки?
Пришлите расходы воздуха и температуры — инженер подскажет по схеме с рекуперацией и подберёт калорифер догрева. В каталоге — тепловое оборудование и водяные калориферы КСк.
Часто задаваемые вопросы
Калорифер воздух-воздух передаёт тепло от одного воздушного потока к другому напрямую, без промежуточного теплоносителя — воды или пара. Ему не нужны теплосеть, обвязка и узел регулирования. Водяной калорифер греет воздух горячей водой из котельной или ИТП и способен догреть приток до любой заданной температуры. Воздух-воздух только возвращает часть тепла вытяжки и сам полного нагрева не даёт — это узел энергосбережения, а не основной нагреватель.
Температурная эффективность рекуператоров обычно порядка 50–85 % в зависимости от типа. Пластинчатые перекрёстные дают 50–75 %, роторные — 70–85 % за счёт большей площади контакта и передачи не только тепла, но и влаги. Гликолевые системы с промежуточным теплоносителем скромнее — около 40–60 %, зато позволяют разнести приток и вытяжку. Реальная цифра зависит от расходов воздуха, температур и загрязнения поверхности.
Нет. Рекуператор воздух-воздух снижает нагрузку на догрев, но в мороз не выведет приток на нужные +18…+22 °C в одиночку. При наружных −26 °C и КПД 60 % за рекуператором получается порядка 0…+5 °C — этого мало. Поэтому воздух-воздух ставят перед водяным или электрическим калорифером догрева: рекуператор снимает основную часть работы, догреватель добирает остаток.
Четыре основных типа: пластинчатый (перекрёстный) — надёжный, без движущихся частей, потоки не смешиваются; роторный — вращающийся барабан, самый высокий КПД (70–85 %) и передача влаги, но есть переток; с промежуточным теплоносителем (гликолевый) — два теплообменника, соединённых контуром с антифризом, позволяет разнести приток и вытяжку; тепловые трубки — герметичные трубки с хладагентом, компактны и без движущихся частей.
Тёплый вытяжной воздух влажный. Отдавая тепло холодному притоку, он охлаждается, влага конденсируется, а у стенки рекуператора при отрицательных температурах примерзает — каналы зарастают льдом, падают расход и КПД. Защита: байпас (обводной клапан), который частично пускает приток мимо рекуператора, преднагрев наружного воздуха перед рекуператором, циклы оттайки или снижение оборотов ротора. Без этой автоматики зимой рекуператор быстро обмерзает.
Везде, где есть постоянная вытяжка тёплого воздуха: приточно-вытяжные установки офисов, ТЦ, бассейнов, производственных цехов. Отдельная задача — утилизация тепла газовоздушных выбросов: медно-алюминиевые пластинчатые теплообменники (типа ВНВ/ВОВ, заводы ВЕЗА и МОВЕН) снимают тепло с нагретых технологических выбросов и возвращают его в приток. Это современная замена биметаллических калориферов на утилизации.
Да. Летом, когда наружный воздух теплее вытяжного, рекуперация вредна — она догревает приток вместо охлаждения, а сам рекуператор создаёт лишнее аэродинамическое сопротивление и расход энергии на вентилятор. Обводной клапан (байпас) в тёплый период пускает приток мимо рекуператора. Этот же байпас работает и зимой в режиме защиты от обмерзания.
Похожие статьи
Подберём схему нагрева приточки под ваш объект
Укажите расходы воздуха, температуры и задачу — инженер оценит эффект рекуперации и подберёт калорифер догрева с защитой от обмерзания.