Содержание
- Немного теории
- Принцип действия
- Как сделать трубчатый рекуператор самостоятельно?
- Самодельный фланец
- Несколько технических характеристик трубчатого теплообменника:
- Порядок работы
- Итоги
Немного теории
Для поддержания комфорта в доме необходима эффективная система вентиляции. В недалеком прошлом в бревенчатых домах поддерживался естественный воздухообмен. Воздух проникал в дом через неплотные примыкания дверных и оконных конструкций, собирал бытовую пыль и попутные «ароматы», после чего в прямом смысле вылетал в печную трубу.
В современных домах пластиковые окна и двери с герметичным притвором, всевозможные теплоизолирующие «пироги» ставят непреодолимую преграду как свежему, так и отработанному воздуху. Кроме головной боли, возникающей от отсутствия свежего воздуха и повышенной влажности, а порой просто сырости портится казавшаяся безупречной отделка, на обоях возникают светло-зеленые и черные скопления грибка.
Согласно действующим нормативам, в жилом помещении в течение одного часа весь объем воздуха должен полностью меняться. То есть для спальни в 15 квадратных метров при высоте потолка около трех метров потребуется не менее 45 кубических метров воздуха.
Существенно серьезнее нормы воздухобмена предусмотрены для мест общего пользования. СНИП определяет, что из кухни в режиме обслуживания должно удаляться не менее 60 м3 воздуха в час, из ванны и уборной – по 25 м3/ч. Кратность воздухообмена в других помещениях, а также во всех вентилируемых комнатах в нерабочем режиме должна составлять не менее 0,2 объемов помещения в час.
Достаточно ли для обеспечения этих объемов открытой форточки современного пластикового окна? Разумеется, нет. Предусмотренные на некоторых моделях пластиковых окон клапаны для проветривания решают задачу лишь частично. Самые производительные клапаны готовы пропустить в дом не более 20 кубов воздуха в час. Разумеется, это критически мало. В чем же может быть выход из этой ситуации? Выход есть — это установка системы приточно-вытяжной вентиляции.
Принцип действия
Самый простой и дешевый вариант — активная вытяжка и естественный приток воздуха, например, из форточек. Благодаря вентилятору осуществляется только удаление загрязненного воздуха за пределы жилища. Более сложный вариант — одновременная система удаления загрязненного воздуха и подачи свежего. Разумеется, таких систем на строительном рынке можно найти не мало. Однако надо помнить, что удаляя из дома нагретый воздух мы просто выбрасываем деньги на ветер, ведь мы уже однажды нагрели комнатный воздух.
Чтобы не вбрасывать на ветер драгоценное тепло придумали целый ряд агрегатов, объединенных термином «рекуператоры». Суть всех этих приборов в том, что тепло от выходящих потоков передается свежему, уличному воздуху. Для бытовых целей можно найти в продаже немало различных вариантов — плоскостные, трубчатые, роторные и пр.
На иллюстрации выше изображена схема пластинчатого рекуператора воздуха. Это многослойный сэндвич из тонких металлических пластин. По одним вентиляторы гонят горячий воздух, а по другим — холодный. Таким образом потоки обмениваются теплом, но при этом не смешиваются.
Как сделать трубчатый рекуператор самостоятельно?
Ниже мы приводим рассказ нашего коллеги Алексея Егорова, который сделал трубчатый рекуператор для загородного дома своими руками:
«Для своего дома я решил сделать трубчатую модель, так как она мне показалась наиболее компактной и простой в изготовлении. Выбранная схема прибора собирается из стандартизованных деталей, большую часть которых можно приобрести в строительном магазине. Несущим корпусом рекуператора стала пластиковая труба диаметром 150 мм. К ней крепились угол, два тройника и десятки алюминиевых трубок. В качестве теплообменника, то есть, самого рекуператора, было решено использовать трубки с внешним диаметром 12 мм.
Вопрос выбора материала для трубок был скорее финансовый, нежели технический. Разумеется, сначала хотелось использовать медь, не имеющей конкурентов с точки зрения величины коэффициента теплопроводности 394 Вт/(м х OС). Однако с учетом дороговизны меди, пришлось свой выбор остановить на более бюджетном металле — алюминии с коэффициентом теплопроводности 236 Вт/(м х OС). Имейте в виду, что в случае выбора меди, энергоэффективность установки может вырасти в 1,7 раза.
Разумеется, хотелось заполнить цилиндрический корпус алюминиевыми трубками максимально плотно, но тут на первый план вышли прочностные ограничения при создании дырчатого фланца. Ведь в окружность фланца диаметром чуть менее 150 мм следовало равномерно «упаковать» несколько десятков отверстий диаметром 12 мм.
Самодельный фланец
Вначале я рассматривал возможность изготовления фланца из нержавеющей стали. Но учитывая точность равномерного распределения десятков отверстий, получить последние с учетом плотной посадки трубок можно было бы лишь с помощью лазерной резки. Не имея возможности использовать столь современный метод, я обратился совсем к иной технологии, благо мой сосед хвастался недавно приобретенным 3d принтером.
Дополнительно меня соблазнила эта технология тем, что применяемый материал PLA (Полилакти́д) вполне совместим с пластиком самой конструкции. Итак, геометрический расчет показал, что количество отверстий диаметром 12 мм для прочного размещения в трубе внешним диаметром 150 мм должно быть не более 68 единиц. Обратите внимание, что посадка алюминиевых труб в отверстия должно быть плотное, без зазоров, провоцирующих возможные потери воздушного потока.
Несколько технических характеристик трубчатого теплообменника:
-
длина рядовой трубки теплообменника равна 1 метр;
-
суммарная площадь теплоотдачи всех 68 трубок составляет 2, 45 м2
-
общая площадь (в свету) 68 трубок составляет примерно одну треть от площади трубы. Таким образом, соотношение в свету площадей прокачки по трубам холодного и теплого воздуха составило один к двум.
-
Два самодельные дырчатые фланцы печатались по 6 часов каждый PLA слоем PLA 0,2 мм с заполнением 20 процентов с двойными стенками.
Порядок работы
При монтаже элементов конструкция для верности герметизировалась белой изоляционной лентой. Саму установку я смонтировал с некоторым наклоном примерно в три градуса к сторону холодного торца для естественного стекания конденсата в предусмотренное в нижней части корпуса для этого отверстие.
Противоток обеспечивался двумя одинаковыми электродвигателями паспортной производительностью до 100 кубических метров в час. Однако подающий «забортный» воздух приточный вентилятор сквозь 68 теплообменных трубок реально «тянул» не более 60 куб метров в час. И это не удивительно – ведь ему требовалось преодолеть аэродинамические сопротивление элементов конструкции. Простенький входной фильтр, который был установлен на входе засасывающей трубы также частично снижал производительность всего аппарата.
Итоги
В самом начале эксплуатации аппарата я провел эксперимент. Отключил вытяжной вентилятор с комнатным воздухом и включил только приточный вентилятор. Причем, температура за окном была — 10OС. Минут через 20 температура воздуха в комнате упала до + 5OС. На этом первый этап эксперимента завершился. После этого включил вытяжной (комнатного воздуха) вентилятор и скоро температура воздуха поднялась и остановилась на уровне + 16-17.
Да, всю предыдущую зиму я дышал в тепле свежим воздухом. А стеклопакеты в комнате всю зиму простояли закрытыми. Эффективность самодельного аппарата я не считал, так как для этого следует обладать 4 термометрами, а у меня их в хозяйстве не нашлось.
Вижу ли я недостатки в своем «изделии»? Да, вижу. Следует установить регулируемые электродвигатели и систему управления ими. Но в обыденной жизни мне хватает и «ручного управления».
Стоимость комплектующих моего самодельного аппарата составила около 6 тыс. рублей. Работа – своя».
