Что такое система рекуперации

Система рекуперации воздуха: разновидности, их основные преимущества и недостатки

Даже самая толстая «шуба» вокруг здания решает проблему снижения теплопотерь лишь частично, ведь изрядное количество тепла выбрасывается на улицу через вытяжной канал вентиляции.

Сократить теплопотери поможет система рекуперации воздуха, о которой будет подробно рассказано в данной статье.

Рекуператор воздуха: особенности функционирования

Принцип действия рекуператора чрезвычайно прост: это теплообменник, в котором удаляемый из помещения отработанный воздух отдает свое тепло свежему, поступающему с улицы.

Что примечательно, некоторые разновидности этих устройств являются полностью энергонезависимыми.

Преимущества использования

Установив рекуператор, пользователь одним ударом убивает даже не двух, а трех зайцев:

1. Экономится тепло: система вентиляции — обязательный атрибут любого строения, без которого пребывающие внутри люди не могут чувствовать себя комфортно. За этот комфорт приходится расплачиваться потерями тепла, которое производит система отопления и которое затем попросту улетучивается вместе с отработанным воздухом через вытяжной канал. Эти потери весьма существенны: при кратности воздухообмена 1 объем/час (паропроницаемые стены) их доля в общих теплопотерях составляет 40%, а при кратности в 2 объема/час (в зданиях с пароизоляционной обшивкой стен изнутри) — целых 60%. Так что выигрыш от установки рекуператора получится вполне ощутимый.
2. Входящий воздух подвергается очистке: современные системы рекуперации оснащаются фильтрами, которые не пускают в помещение не только пыль, но и неприятные «химические» запахи. Это особенно актуально для тех, кто живет в промышленных центрах или близ крупных автомагистралей.
3. Происходит увлажнение поступающего снаружи воздуха: холодный зимний воздух в соответствии с естественными законами содержит мало влаги, в результате чего после нагрева его относительная влажность становится крайне низкой. Воздух, как говорят, становится сухим, что негативно сказывается на состоянии и людей (страдают слизистая оболочка дыхательных путей), и деревянной мебели.

Некоторые разновидности рекуператоров могут извлекать из отводимого воздуха и возвращать в помещение не только тепло, но и водяной пар, чем проблема сухости воздуха частично устраняется.

Виды рекуператоров

На сегодняшний день применяются рекуператоры следующих конструкций:

Пластинчатый

Это самый обычный пластинчатый теплообменник: несколько пластин собраны в стопку и разделены прокладками так, что между ними образуются каналы с чередующимся направлением.

Воздуховоды подсоединяются по двум смежным сторонам, так что входящий воздух движется, к примеру, через четные зазоры между пластинами, а отходящий — через нечетные.

Потоки воздуха разделяются на множество тонких слоев, чем обеспечивается эффективный теплообмен.

КПД пластинчатого рекуператора составляет примерно 60%.

У данного теплообменника есть ряд преимуществ:

• очень простая конструкция;
• нет взаимного движения между деталями, а значит и износа вследствие трения;
• устройство работает абсолютно бесшумно;
• не требует затрат энергии;
• имеет компактные размеры.

Данный вид рекуператоров отличается низкой стоимостью.

Коаксиальный

Изготавливается так:

1. В трубу большого диаметра помещается множество тонких трубок, объединенных на входе и выходе коллекторами.
2. Через большую трубу пропускается исходящий воздух, через тонкие — входящий (уличный).

Как видно, принцип действия тот же, что у пластинчатого, но коаксиальный можно сделать очень длинным и тем самым увеличить площадь контакта между потоками.

Прочие достоинства такие же, как у пластинчатого.

И коаксиальный, и пластинчатый рекуператоры имеют важный недостаток: при сильном морозе влага в отводимом потоке конденсируется и тут же превращается в лед. Устраняют обледенение двумя способами:

• временно направляют холодный входящий воздух по байпасу в обход рекуператора, давая ему возможность отогреться;
• устанавливают электрообогреватель, который включается автоматически по сигналу датчика давления (оно увеличивается перед рекуператором из-за образования ледяной пробки).

Владельцы частных домов могут решить эту проблему более рационально: забор воздуха нужно осуществлять через длинную трубу, закопанную в грунт, который ниже глубины промерзания всегда имеет плюсовую температуру.

Сегодня некоторые производители предлагают пластинчатые рекуператоры с пластинами-мембранами, которые обладают высокой паропроницаемостью. Благодаря этому свойству, обеспечивается увлажнение поступающего свежего воздуха.

Но при покупке такого рекуператора следует учесть, что при обледенении пропитанная паром мембрана растрескается. Кроме того, поры мембраны довольно быстро забиваются пылью, так что эффект увлажнения, за который берут дополнительные деньги, имеет место лишь в самом начале эксплуатации.

Роторные

В таком рекуператоре также имеется обойма из пластин, только она вращается, так что каждая сторона пластины попеременно оказывается то во входящем потоке, то в исходящем. При этом она сначала нагревается, потом отдает полученное тепло входящему воздуху.

У роторных рекуператоров полно недостатков:

• большие размеры;
• для вращения пластин требуется электричество;
• трущиеся детали со временем изнашиваются;
• устройство издает шум;
• более высокая, по сравнению с пластинчатым рекуператором, стоимость;
• потоки воздуха не изолированы друг от друга, так что на приточке обязательно нужно устанавливать фильтр.

Роторный вариант

Но зато у роторных моделей есть очень важное преимущество: проблема обледенения решается простым уменьшением скорости вращения дисков.

Кроме того, из-за сообщения потоков в помещение частично возвращается пар, что делает воздух в нем менее сухим. КПД таких устройств составляет 80%.

С циркулирующим теплоносителем

Такой рекуператор похож на контур отопления: один радиатор устанавливается в вытяжном канале, второй — в приточном, а между ними циркулирует теплоноситель. Недостатки следующие:

• возможны утечки теплоносителя;
• система усложнена и дорого стоит из-за наличия циркуляционного насоса;
• для работы требуется электроэнергия.

Приточно-вытяжная установка Климат-035 с жидкостным рекуператором

Но зато радиаторы можно установить на любом отдалении друг от друга, так что вытяжной и приточный каналы не обязательно прокладывать рядом.

Фреоновый

Здесь также имеется контур с двумя радиаторами, но циркуляционный насос не требуется. Работает рекуператор так: фреон в нижнем радиаторе, расположенном в вытяжном канале, закипает, испаряется и в виде пара поднимается в радиатор, расположенный в приточном канале; здесь он отдает полученное тепло и конденсируется, после чего стекает в жидком виде обратно в нижний радиатор.

Преимущество в сравнении с предыдущим вариантом — в энергонезависимости. Но такой рекуператор может работать только в определенном диапазоне температур. Кроме того, вытяжной канал должен обязательно располагаться ниже приточного.

Установка

Чтобы иметь возможность установить рекуператор, нужно организовать вентиляционную систему следующим образом: свежий воздух с улицы должен поступать в помещение не в нескольких местах, а по одному общему каналу, который затем может разделяться; точно так же и все вытяжные каналы должны быть объединены в один общий.

Приточный и вытяжной канал должны в каком-либо месте прокладываться рядом (кроме рекуператора с циркулирующим теплоносителем).

Для подсоединения воздуховодов на рекуператоре имеются фланцы. Данное устройство имеет достаточно большие размеры, поэтому в частных домах его стараются располагать на чердаке.

Особенности самостоятельного изготовления

Наиболее простым в изготовлении является пластинчатый рекуператор. Делается он так:

1. Из листового материала нарезаются квадратные пластины размером от 30х30 см. Чем более крупными будут пластины, тем более эффективным получится рекуператор. Лучше всего пластины вырезать из меди, пищевого алюминия или оцинкованной стали. Также можно применить фольгу или бумагу, но рекуператор из таких материалов может жужжать.
2. Далее собирают кассету, укладывая пластины одну над другой с размещением между ними по краям двух прокладок. Стороны, на которых лежат прокладки, чередуют: в одном зазоре они лежат слева и справа, в следующем — спереди и сзади. Прокладки можно вырезать из технической пробки, также в этом качестве может использоваться резиновый шнур. Толщина прокладки должна составлять примерно 3 мм. В качестве клея следует использовать герметик на нейтральной основе. Высота кассеты, то есть количество зазоров между пластинами, подбирается так, чтобы воздух (его расход должен быть известен) двигался через рекуператор со скоростью 1 м/с.
3. Изготовив кассету, нужно сделать корпус для нее. Это квадратный в плане ящик, у которого длина стороны равна диагонали пластин, из которых состоит кассета. В дальнейшем ящик будет утепляться, поэтому его сразу можно изготавливать из пенопласта.
4. В противоположных боковых стенках корпуса нужно сделать по два выреза, к которым затем присоединяются фланцы.
5. Кассета укладывается в ящик с поворотом на 45 градусов, то есть при взгляде сверху будет виден ромб, вписанный в квадрат.
6. После этого корпус накрывается крышкой.

К фланцам подсоединяются воздуховоды. При этом нужно учитывать, что движение воздуха в рекуператоре является перекрестным: если приточный воздуховод на одной стороне подсоединен справа, то на противоположной он должен подсоединяться слева.

Рекуперативное торможение

Toyota Prius 2004 — серийный (с 1997) автомобиль с системой рекуперативного торможения У этого термина существуют и другие значения, см. Тормоз.

Рекуперати́вное торможе́ние (от лат. recuperatio «обратное получение; возвращение») — вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.

Рекуперативное торможение широко применяется на электровозах, электропоездах, современных трамваях и троллейбусах, где при торможении электродвигатели начинают работать как электрогенераторы, а вырабатываемая электроэнергия передаётся через контактную сеть либо другим электровозам, либо в общую энергосистему через тяговые подстанции.

Аналогичный принцип используется на электромобилях, гибридных автомобилях, где вырабатываемая при торможении электроэнергия используется для подзарядки аккумуляторов. Некоторые контроллеры двигателей электровелосипедов реализуют рекуперативное торможение.

Проводились также эксперименты по организации рекуперативного торможения других принципов на автомобилях; для хранения энергии использовались маховики, пневматические аккумуляторы (англ.), гидроаккумуляторы и другие устройства.

Использование в автомобилестроении

Использование на легковых и грузовых автомобилях

С развитием рынка гибридных и электроавтомобилей система рекуперации зачастую используется для увеличения дальности пробега автомобиля на электрическом заряде. Наиболее распространенными автомобилями этих классов является Toyota Prius, Chevrolet Volt, Honda Insight, Tesla Model S,3,X,Y

Есть отдельные случаи применения системы рекуперации в автомобиле с привычным бензиновым двигателем для сокращения расхода топлива. Такая система разрабатывалась на а/м Ferrari для обеспечения функционирования внутренних мультимедийных и климатических систем автомобиля от отдельной батареи, заряжаемой рекуперируемой энергией.

Система рекуперации энергии при торможении для электромобилей и электровелосипедов подвергается критике. Тормозной путь автомобиля очень мал по сравнению с проезжаемым путём и составляет от нескольких метров до несколько десятков метров (водитель обычно относительно резко тормозит у самого светофора или места назначения, или вообще подъезжает к месту назначения накатом). За такое короткое время аккумуляторы не успевают сколь-нибудь значительно зарядиться рекуперативным током, даже в городском цикле при частых торможениях. Экономия энергии за счёт рекуперации в лучшем случае составляет доли процента, и поэтому система рекуперативного торможения электромобиля неэффективна и не оправдывает усложнения конструкции. К тому же рекуперативное торможение не освобождает от необходимости обычной колодочной тормозной системы, так как на малых оборотах двигателя в режиме генератора его противо-ЭДС мала и недостаточна для полной остановки автомобиля. Также рекуперативное торможение не решает проблему стояночного тормоза (за исключением искусственного динамического удержания ротора на месте, на что расходуется значительная энергия). В современных электромобилях имеется возможность настройки педали «газа» — при её отпускании электромобиль либо продолжает двигаться по инерции накатом, либо переходит в режим рекуперативного торможения.

Однако рекуперация эффективна для электротранспорта с его частыми участками разгона-торможения, где тормозной путь большой и соизмерим с расстоянием между станциями (метро, пригородные электропоезда).

Использование в автоспорте

В сезоне 2009 года в Формуле-1 на некоторых болидах использовалась система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывалось, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы.

Впрочем, у Формулы-1 с её мощным двигателем разгон на малых скоростях ограничивается сцеплением шин, а не крутящим моментом. На высоких же скоростях использование KERS не столь эффективно. Так что по результатам сезона-2009 оснащённые данной системой болиды не демонстрировали превосходства над соперниками на большинстве трасс. Однако это может объясняться не столько неэффективностью системы, сколько трудностью её применения в условиях строгих ограничений на вес машины, действовавших в 2009 году в Формуле-1. После соглашения команд не использовать KERS в 2010 году для сокращения издержек, в сезоне 2011 года использование системы рекуперации было продолжено.

По состоянию на 2012 год на систему KERS налагаются следующие ограничения: передаваемая мощность не более 60 кВт (около 80 л.с.), ёмкость хранилища не более 400 кДж. Это означает, что 80 л.с. можно использовать не более 6.67 с на круг за один или несколько раз. Таким образом, время круга можно уменьшить на 0.1-0.4 с.

Техническим регламентом Формулы-1, утверждённым FIA на 2014 год, предусмотрен переход на более эффективные турбомоторы со встроенной системой рекуперации (ERS). Применение двойной системы рекуперации (кинетической и тепловой) в сезонах 2014—2015 годов стало гораздо более актуально из-за введения жёстких регламентных ограничений на расход топлива — не более 100 кг на всю гонку (в прошлые годы 150 кг) и мгновенный расход не более 100 кг в час. Неоднократно можно было наблюдать, как во время гонки при выходе из строя системы рекуперации машина начинала быстро терять позиции.

Рекуперативное торможение используется также в гонках на выносливость. Такой системой оснащены спортпрототипы класса LMP1 заводских команд Audi R18 и Toyota TS050 Hybrid, Porsche 919 Hybrid.

Использование на железных дорогах

Основная статья: Электрическое торможение

Рекуперативным торможением на железнодорожном транспорте (в частности, на электровозах и электропоездах, оборудованных системой рекуперативного торможения) называется процесс преобразования кинетической энергии движения поезда в электрическую энергию тяговыми электродвигателями (ТЭД), работающими в режиме генераторов. Выработанная электрическая энергия передается в контактную сеть (в отличие от реостатного торможения, при котором выработанная электрическая энергия гасится на тормозных резисторах, то есть преобразовывается в тепло и рассеивается системой охлаждения). Рекуперативное торможение используется для подтормаживания состава в случаях, когда поезд идет по относительно некрутому уклону вниз, и использование воздушного тормоза нерационально. То есть, рекуперативное торможение используется для поддержания заданной скорости при движении поезда по спуску. Данный вид торможения дает ощутимую экономию энергии, так как выработанная электрическая энергия передается в контактную сеть и может быть использована другими локомотивами на данном участке контактной сети.

Рекуперативное торможение имеет следующие проблемы, которые требуют особого учета при разработке схемы электровоза для их решения:

а) тормозной момент пропорционален не скорости, а разности между скоростью и «скоростью нейтрали», зависящей от настройки системы управления электровоза и напряжения контактной сети. Так, при скорости ниже нейтрали ТЭДы будут тянуть, а не тормозить. Таким образом, при скорости вблизи нейтрали даже небольшие (в процентах) скачки напряжения сети сильно меняют упомянутую разность, а с ней и момент, и приводят к рывкам. Правильное проектирование схемы электровоза снижает этот фактор.

б) при параллельном включении якорей рекуперирующих ТЭД схема может получиться неустойчивой при боксовании и склонной к «сваливанию» в режим, когда один ТЭД работает в моторном режиме, питаясь от второго ТЭДа, работающего как генератор, что подавляет торможение. Решение: включение обмоток возбуждения крест-накрест от «чужого» ТЭД (см. схемы ВЛ8 и ВЛ10).

в) необходимы меры защиты против короткого замыкания контактной сети или на самом электровозе. Для этого используются быстродействующие контакторы, срабатывание которых вызывает в схеме переходный процесс, перемагничивающий обмотки возбуждения ТЭД и ликвидирующий таким образом остаточную намагниченность статора (возбуждения генерации от которой может быть вполне достаточно для перегрева или пожара в случае КЗ в сети).

Ранее рекуперативным торможением оборудовались электровозы постоянного тока ввиду простоты метода переключения ТЭДов в режим генератора (в СССР схема появилась ещё на сурамском поколении электровозов, например, ВЛ22 и с незначительными изменениями применялась до ВЛ11 включительно, в ней решены все три описанные выше проблемы). В электровозах переменного тока существует проблема, которая заключается в преобразовании выработанного постоянного электрического тока в переменный и синхронизация его с частотой тягового тока, эта проблема решается с помощью тиристорных преобразователей. Электровозы переменного тока, созданные до использования тиристорных инверторов (ВЛ60, ЧС4 и ЧС4Т, а также все поколения ВЛ80, кроме ВЛ80Р) не имели возможности рекуперативного торможения.

Рекуперативное торможение редко используется в пассажирском движении, по крайней мере на «классических» до-тиристорных электровозах вроде ВЛ10 и ВЛ11 из-за возникновение ощутимых рывков при переключении тормозной рукоятки локомотива со ступени на ступень, а также при скачках напряжения контактной сети. Большинство пассажирских локомотивов той поры вовсе не имели этой возможности.

Кроме того, рекуперативное торможение, как и реостатное, сжимает состав и создает удар от сжатия сцепных устройств.

Тем не менее рекуперативное торможение широко применяется на моторвагонном подвижном составе (МВПС) постоянного тока (ЭР2Р, ЭР2Т и более поздние электропоезда). В отличие от поездной работы, в МВПС обычно постоянен вес поезда (его почти никогда не переформируют), а также намного выше тяговооружённость. Это сильно упрощает создание автомата управления рекуперативным торможением. Применяется и в грузовых локомотивах, к примеру на 2ЭС6.

Рекуперативное торможение на постоянном токе требует переоборудования тяговых подстанций. Как минимум возможно рассеяние энергии на стационарных резисторах в случае изменения направления тока в фидерах ПС (при этом сохраняется возможность использования энергии рекуперации для тяги другого поезда на этом же участке, что важно при тяжелом профиле пути). Как максимум — необходима установка инверторов.

Рекуперативное торможение на железнодорожных локомотивах может использоваться также для подтормаживания в экстренных аварийных случаях при отказе воздушного тормоза. В частности, имеются сведения о неоднократном применении машинистами рекуперативного торможения на крутом участке Ерал — Симская (Челябинская область). Следует отметить, что штатное экстренное торможение на локомотивах производится стравливанием воздуха (стоп-кран в пассажирских вагонах), а при полном отсутствии в системе воздуха тормоза блокируются.

Использование в метрополитенах

В метрополитенах, где поезда совершают частые остановки, использование рекуперативного торможения очень выгодно. Поэтому уже самые ранние метровагоны имели аппаратуру рекуперативного торможения (за исключением метровагонов, производимых в СССР). Наибольший эффект достигается при согласовании моментов торможения прибывающего на станцию поезда с отправлением другого от той же или со смежной станции. Такая схема движения закладывается в расписание движения поездов.

Использование на городском общественном транспорте

На современном городском электротранспорте системы управления обеспечивающие рекуперацию используются почти всегда.

У трамвайных вагонов моделей УКВЗ 71-619А и далее, вагонов ПТМЗ 71-134А и далее, вагонов Уралтрансмаш 71-405 и далее, а также МТТА и МТТА-2 имеется возможность рекуперативного торможения. Оно используется как основное. После замедления вагонов до скорости 1-2 км/ч электродинамический (реостатный) тормоз становится неэффективным и подключается стояночный.

Примечания

1. Без электричества: маховики и гидравлика (недоступная ссылка). Дата обращения 18 декабря 2011. Архивировано 22 ноября 2011 года.
2. Formula 1
3. В. К. Калинин. Электровозы и электропоезда. 1991.
4. Железнодорожная катастрофа 11 августа 2011 года
5. Тормоза вагонов

> См. также

• Ионистор
• Рекуперативно-реостатное торможение
• Реостатное торможение
• Рекуперация электроэнергии

Ссылки

• Volvo объявила о создании гибридной технологии для тяжёлых машин
• Гидравлические аккумуляторы
• Рекуперативное торможение listino automobile Turin University Study
• Себастьян Феттель рассказывает об устройстве KERS и DRS на YouTube
• Тяжелые гибриды — статья о применении рекуперативного торможения

Вентиляция с рекуперацией тепла

Типы вентиляции ›

Вентиляцию с рекуперацией тепла по России реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на вентиляцию с рекуперацией, позвоните по телефону: +7(495) 118-27-34. Отправить заявку

Рекуперация (от лат. recuperatio — обратное получение, возвращение), возвращение части материала или энергии, расходуемых при проведении того или иного технологического процесса, для повторного использования в том же процессе.

Плюсом рекуперации является экономия энергии, и как следствие, экономия средств на эксплуатацию системы вентиляции. Иногда, когда имеется ограничение в возможном объеме потребляемой энергии и установить мощную обогревательную систему невозможно использование рекуператора является хорошим решением задачи.

Наши преимущества: 10 10 лет стабильной и успешной работы 500 Выполнено более 500 000 м2 ₽ Почему у нас лучшая цена? 24 Минимальные сроки 100 100% контроль качества 5 5 лет гарантии на выполненные работы 1500 1500 м2 площадь собственных складских помещений

Минусом является необходимые дополнительные первоначальные вложения на установку рекуператора.

Что такое рекуперация тепла?

Рекуперация тепла или обратное получение тепла — это процесс теплообмена, при котором тепло забирается от удаляемого воздуха и передается свежему нагнетаемому воздуху. Рекуперация применяется с использованием приточно-вытяжных установок и центральных кондиционеров с наличием в них рекуперационного теплообменника. Процесс проходит в рекуперационном теплообменнике таким образом, что выбрасываемый и свежий воздух абсолютно отделены друг от друга, чтобы не произошло их смешивание.

В охлаждаемых помещениях можно использовать рекуперационные теплообменники также обратным способом, то есть для рекуперации холода. При этом подводимому воздуху передается холод от отводимого воздуха.

Важной характеристикой рекуператоров является Коэффициент эффективности рекуперации.

Коэффициент эффективности рекуперации тепла выражает отношение между максимально возможным полученным теплом и теплом, полученным в действительности. Теоретически эффективность может меняться в пределах от 30 до 90 %. Эта характеристика зависит от стоимости, производителя и типа рекуператора.

Устройство и принцип действия приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла

Чтобы обеспечить постоянный воздухообмен в помещении, очистку поступающего воздуха от пыли и нагрев температуры в частном доме или квартире необходимо установить принудительную вентиляцию. Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла подает очищенный воздух. Экономия тепловой энергии при номинальной мощности составляет около 6 кВт. Рекуператор это устройство, которое возвращает тепло в дом. Относится к категории энергозависимых конструкций, требует подключения к источнику электрической энергии.

При проектировании учитывается:

1. Количество помещений в доме;
2. Ожидаемое количество людей;
3. Назначение помещения.

Расчет сети воздуховодов по дому производится, исходя из потерь давления, которое присутствует в системе вентиляции. В здании с установленной принудительной системой приточно-вытяжной вентиляции воздушный поток поступает с улицы. При прохождении через конденсационный агрегат, воздух очищается от пыли, нагревается до необходимой температуры и поступает в помещение. Достоинство системы в том, что в дом подается очищенный и подогретый воздух в необходимом объеме.

Процесс работает круглосуточно:

• Воздух с улицы поступает по вентиляционному каналу через шумоглушитель в вентиляционный агрегат;
• В агрегате воздух очищается от пыли, нагревается и подается через шумоглушитель по вентиляционному каналу в помещение;
• Отработанный воздух из санузлов и подсобных помещений возвращается обратно в вентиляционную установку и передает свое тепло входящему воздуху, который поступает с улицы;
• Проходя через вентиляционную установку, уже охлажденный и отработанный воздух выходит на крышу улицы.

С помощью встроенного пульта управления можно настраивать:

• Температуру входящего воздуха;
• Скорость работы вентилятора, необходимого при воздухообмене;
• Интервал замены фильтра регулируется по неделям.

Если необходимо, чтобы ночью или в определенные дни недели воздухообмен был меньше, делаются соответствующие настройки. Например,

• Температура поступающего воздуха в приточную установку -9◦C;
• Температура воздуха, которая подается в помещение +15◦C;
• Температура выходящего из установки отработанного воздуха -3◦C.

При таком режиме калорифер (нагреватель) внутри приточного столба выключен — электроэнергия не тратится впустую для нагрева воздуха. Таким образом, обеспечивается экономия тепловой энергии.

Конструктивные особенности

Рекуперация в вентиляции является довольно новой технологией. Её действие основано на возможности использовать удаляемое тепло для обогрева помещения. Происходит это благодаря отдельным каналам, поэтому воздушные потоки между собой не смешиваются. Конструкция рекуперативных узлов может быть разной, некоторые типы позволяют избежать образования конденсата во время процесса теплоотдачи. От этого также зависит и уровень производительности системы в целом.

Вентиляция с рекуперацией тепла может выдавать во время работы высокий КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от типа рекуперативного узла, скорости движения воздушных потоков через теплообменник и от того, насколько велика разница между температурой снаружи и внутри помещения. Значение КПД в некоторых случаях, когда вентиляционная система спроектирована с учётом всех факторов и обладает высокой производительностью, может достигать 96%. Но даже с учётом наличия погрешностей в работе системы минимальный предел КПД составляет 30%.

Целью рекуперативного узла является максимально эффективное использование ресурсов вентиляции для дальнейшего обеспечения достаточного воздухообмена в помещении, а также экономия электроэнергии. С учётом того, что приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией функционирует большую часть суток, а также, принимая во внимание, что обеспечение достаточной кратности воздухообмена требует немалой мощности оборудования, то применение системы вентиляции со встроенным узлом рекуперации поможет сэкономить до 30% электроэнергии.

Недостатком подобной техники можно назвать довольно малую эффективность при установке на больших площадях. При этом расход электричества будет высок, а производительность системы, направленная на теплообмен между воздушными потоками, может оказаться заметно ниже ожидаемого предела. Это объясняется тем, что на малых площадях намного быстрее происходит воздухообмен, чем на крупных объектах.

Типы рекуператоров

1. Пластинчатые рекуператоры

Удаляемый и приточный воздух проходят с обеих сторон целого ряда пластин. В пластинчатых рекуператорах на пластинах может образовываться некоторое количество конденсата, потому они оборудованы отводами для конденсата. Конденсатосборники имеют водяной затвор, не позволяющий вентилятору захватывать и подавать воду в канал. Из-за выпадения конденсата существует серьезный риск образования льда в холодное время года. Пластинчатые рекуператоры характеризуется высокой эффективностью (50-80%), являются самыми распространенными и относительно дешевыми, широко используются на малых предприятиях, и в небольших зданиях, коттеджах, магазинах.

2. Роторные рекуператоры

Тепло передается вращающимся между удаляемым и приточным каналами ротором. Это открытая система, и потому здесь велик риск того, что грязь и запахи могут перемещаться из удаляемого воздуха в приточный, однако, некоторые производители утверждают, что в их рекуператорах исключено смешивание. Уровень рекуперации тепла может регулироваться скоростью вращения ротора. Обладают самой высокой эффективностью (75-90%), и соответственно ценой. Преимущественно используются на крупных промышленных предприятиях, цехах, в больших зданиях.

3. Рекуператоры с промежуточным теплоносителем

Вода или водно-гликолиевый раствор, циркулирует между двух теплообменников, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. Теплоноситель циркулирует в замкнутой системе и отсутствует риск передачи загрязнений из удаляемого воздуха в приточный. Передача тепла может регулироваться изменением скорости циркуляции теплоносителя. Эти рекуператоры имеют низкую эффективность (45-60%).
Обладая низкой эффективностью, используются в случае, если удаляемый воздух сильно загрязнен или токсичен, когда смешивание недопустимо.

4. Камерные рекуператоры

Камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. Загрязнение и запахи могут передаваться из удаляемого воздуха в приточный. Характеризуется высокой эффективностью (70-80%).

5. Тепловые трубы

Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. Имеет низкую эффективность (50-70%).

​

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе

• Металлические устройства эффективны в эксплуатации до -10ºС. При пониженных температурах работоспособность заметно снижается. Вследствие чего применяется электрические преднагревательные элементы;
• При выборе следует изучить толщину корпуса, материал мостиков холода. Толщина 3 см подлежит дополнительной изоляции, когда температура на улице станет ниже -5ºС. Вдвойне придется использовать изоляционный материал, если каркас сделан из алюминия;
• Следует обращать особое внимание на показатели свободного напора вентиляторов. Может случиться так, что на 500 м3 напор может полностью отсутствовать. Об этом потребители узнают, как правило, когда рекуператор выходит из строя;
• Большой плюс, когда к автоматической системе можно подключить дополнительные функции. Благодаря усовершенствованной автоматике, снижаются издержки в эксплуатации и повышается работа всего прибора;
• Основной показатель для принятия решения, на каком рекуператоре остановить свой выбор – это вентиляционный напор и мощность. Предварительно делается расчет, сколько воздуха должно поступать в дом за один час.

Какие преимущества имеет система вентиляции с рекуперацией

Как мы уже не раз отмечали, главное преимущество такой системы — это возможность управлять взаимодействием притока и отвода воздуха. За счёт этого мы значительного снижаем теплопотери вентиляции, хотя продолжаем насыщать помещение свежим воздухом.

Теперь поговорим подробнее о каждом из преимуществ систем вентиляции с рекуперацией.

Эффективность. Естественное удаление воздуха — это не всегда удобное решение, ведь мы становимся зависимыми от обстоятельств, условий окружающей среды, разницы в температурах. В связи с этим намного проще пользоваться системой вентиляции с рекуперацией, способной принудительно гонять воздух. Простой пример принудительной вентиляции — это кухонная вытяжка. Более сложные устройства способны, ко всему прочему, избавляться ещё и от лишней влаги. Но это простое вытяжное оборудование. В нашем же случае есть идёт о приточно-вытяжных системах, способных организовать движение воздушных потоков сразу в оба направления, смешивать их и образовывать нужные температуры для комфортного пребывания человека в помещении, то есть осуществлять рекуперацию воздуха.

Выгодность. Следует отметить, что системы с рекуперацией способны окупить свою стоимость за счёт экономии на отоплении и электроэнергии. Расходы ощутимо снижаются, иногда в 5 раз, то есть вы уже платите на 80% меньше, чем обычно. Поинтересуйтесь у знакомых, во сколько им обходится отопление загородного дома, если у вас такого нет. Цифры окажутся внушительными. Представьте, сколько средств способна сэкономить вентиляция с рекуперацией. В случае износа недорогих элементов можно их заменить без негативных последствий. В тёплое время года вы сможете экономить на климатическом оборудовании, попутно снижая выбросы в атмосферу вредных веществ. Да, даже с точки зрения экологии вы наносите природе уже значительно меньше ущерба, ведь, ко всему прочему, снижаете нагрузку на сеть. И пусть вам не кажется, что один человек это слишком мало. Во-первых, это довольно серьёзные объёмы энергии. Во-вторых, людей, которые переходят на вентиляцию с рекуперацией, с годами всё больше.

Практичность. Системы вентиляции с рекуперацией, как правило, малогабаритны, а значит, удобны при монтаже. Расположить такое оборудование можно в санузле, и в шкафу, и встроить в потолок. Моделей сегодня огромное множество, на все вкусы. Так что вам не придётся беспокоиться на счёт интерьера.

Как выбрать вентиляционные установки с рекуперацией тепла

О чём следует помнить, выбирая вентиляцию с рекуперацией? Купить надо такое оборудование, чтобы не пожалеть, так что спросите продавца о следующих нюансах:

Первым делом задайте продавцу следующие вопросы:

Вопрос 1. Кто является производителем данной вентиляции с рекуперацией воздуха? Как давно эта фирма работает, какую имеет репутацию, что ещё производит?

Вопрос 2. Насколько данная вентиляция с рекуперацией воздуха производительна?

Тут вам потребуется специалист, способный произвести подробный расчёт, исходя из особенностей вашего помещения. Понятно, что купить приточно-вытяжную вентиляцию с рекуперацией тепла для квартиры и трёхэтажного дома — не одно и то же.

Вопрос 3. Каким станет сопротивление системы потокам воздуха после монтажа данного оборудования?

Тут вам снова потребуется консультация специалистов. Важно не просто ограничиться какими-то общими характеристиками, указанными в таблице из Интернета, а произвести подробный расчёт, например, учитывающий количество изгибов в воздуховоде и многие другие нюансы. Соотношение расхода воздуха и сопротивления системы — один из самых главных факторов выбора.

Вопрос 4. Как дорого будет обслуживать вентиляцию с данным рекуператором? Каков его класс энергопотребления? Какова экономия при использовании этого устройства?

Вопрос 5. Каковы Коэффициенты Полезного Действия данного рекуператора для вентиляции? Заметьте — мы говорим «коэффициенты», а не «коэффициент». Почему? Неужели он не один. На самом деле нет. Есть заявленный — это некоторое усреднённое значение. А есть реальный КПД, который является объективным показателем. От чего же он зависит. Факторов множество. Тут и влажность и воздуха, и то, как организована система, и температуры внутри и снаружи.

Вот некоторые рекомендации по расчёту КПД рекуператора:

• При наличии бумажного теплообменника Коэффициент полезного действия будет равняться от 60 до 70 процентов. Что это для нас означает? Хорошо это или плохо? Это значит то, что вентиляция с рекуперацией воздуха устойчива к замерзаниям, хотя и не на сто процентов.
• При наличии алюминиевого теплообменника КПД составит не более 63%, в то время как КПД рекуператора воздуха составит от 42 до 45% процентов. Таким образом, вам придётся использовать значительное количество электроэнергии, чтобы избавляться от обмерзания.
• Роторный рекуператор воздуха иметь отличные показатели КПД, но при условии, что управление им осуществляется автоматически, исходя из показаний специальных датчиков. Тем не менее, эти рекуператоры могут обмерзать так же, как и алюминиевые, от чего КПД снижается.

Что ещё следует учесть, выбирая рекуператор для вентиляции?

Первое. Вы вряд ли найдёте приточно-вытяжной рекуператор воздуха, способный эффективно справляться с работой при температурах ниже минус десяти градусов по шкале Цельсия. Не верьте обещаниям на этикетках и заверениям продавцов. Самый лучший вариант — это металлический рекуператор для вентиляции, способный справляться со своей задачей при тех самых -10 ºС. При более низких температурах рекуператор просто перестаёт эффективно работать. И если реклама вам обещает, что данное устройство способно функционировать при -50 ºС, то, вполне возможно, так оно и есть, но с одной оговоркой — это скорее видимость деятельности, чем реальная рекуперация. КПД будет в любом случае снижать, рекуператор воздуха обмёрзнет, так что не верьте обещаниям о 100% эффективности и КПД до 99% — это всё лишь рекламный трюк и обман, не имеющий ничего общего с реальностью.

Второе. Смотрите на толщину корпуса и материал. Дело в том, что тонкие корпусы очень быстро промерзают. Например, 3 сантиметра — это ничтожное препятствие холоду. Тут скорее одно название от корпуса, чем какая-либо эффективность. То же самое и с материалом. Тот же алюминий — покрытие бесполезное, если только на него сверху не нанесён дополнительный слой изоляции, а лучше — даже не один. В противном случае вы получаете просто эффективный проводник для холода, который очень быстро заморозит оборудование, и вентиляция с рекуперацией перестанет работать, либо начнёт демонстрировать очень низкий КПД.

Третье. Обращайте внимание на такой показатель, как свободный напор вентиляторов. Дело в том, что характеристика «500 м³» ничего не значит, когда рядом указано «0 Па». Вас могут обмануть большие показатели, которые фактически невероятны при тех условиях эксплуатации, которые характерны для обычного жилого дома в России. Иначе говоря, вам пишут о том, как вентиляция с рекуперацией способна работать в каких-то идеальных обстоятельствах, которые вы ей физически никогда не сможете обеспечить. Таким образом, речь о гипотетической способности, а не реальных возможностях системы.

Четвёртое. Переключение режимов и опций — вещь полезная, ведь она позволяет добиться значительной экономии энергетических ресурсов. Конечно, вы можете сами следить за температурами и оперативно настраивать под них оборудование, но чувствительные датчики и автоматика сделают это намного лучше.

Пятое. Главный параметр при выборе оборудования для вентиляции с рекуперацией — это объём воздуха, который поступает в помещение за один час. Оптимальное количество — не менее 60 кубических метров на человека. Если вас в квартире двое — уже не менее 120 и т.д. Убедитесь, что оборудование, которое вы думаете приобрести, действительно способно обеспечить такой приток воздуха. Если нет, то не тратьте ни деньги, ни время на его приобретение и подыщите что-то, подходящее для ваших условий. Кроме самой производительности, стоит обратить внимание на напор, который имеют вентиляторы.

Советы, как выполнить монтаж приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией

Теперь поговорим о том, как выполнить монтаж приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией. Начнём с того, как выбрать наиболее подходящее место для установки.

• Если у вас имеется частный дом, то лучше всего подобрать для монтажа нежилые помещения. Это подвал, чердак, подсобка. А котельная — вообще самый идеальный вариант для приточно-вытяжной вентиляции.
• Обратите внимание на то, чтобы установка вентиляции с рекуперацией не противоречила требованиям, указанным в технической документации.
• Лучше всего, чтобы разводки системы вентиляции с рекуперацией воздуха приходились на помещения, где есть отопление.
• Вентиляция с рекуперацией воздуха, вполне вероятно, будет проходить по тем помещениям, где отопления нет. Эти отрезки необходимо основательно утеплять.
• Необходимо утеплять уличные воздуховоды вентиляции с рекуперацией воздуха, как и те, что находятся в наружных стенах.
• Желательно расположить оборудование вентиляции с рекуперацией воздуха таким образом, чтобы оно оказалось максимально удалено от жилых помещений, чтобы не мешал шум работы, который никогда не исключён.

Собственно, эти советы по монтажу вентиляции с рекуперацией воздуха не могут быть применены во всех без исключения случаях. Вполне возможно, что у вас имеются другие условия и места, где можно оборудовать подобную систему. Многое зависит от планировки здания и габаритов оборудования.

Забор воздуха для вентиляции с рекуперацией лучше оборудовать с той стороны, где ветер бывает реже. Это позволит избежать пыли и мусора, либо, как минимум, снизить их количество. При этом важно убедиться, что поблизости нет дымоходов, труб и любых других мест, откуда может выходить нежелательный воздух.

Установка. Крайне не рекомендуется производить монтаж вентиляции с рекуперацией воздуха самостоятельно. Это рискованное предприятие, которое может привести к неприятным последствиям. Если вы читаете данную статью, то вряд ли являетесь специалистом в области установки вентиляции с рекуперацией, так что мы рекомендуем обратиться за помощью к профессионалам.

Получите коммерческое предложение на email: Нужна консультация? Звоните: 8(495) 118-27-34

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Асинхронная машина, в принципе, как и все электрические машины, является обратимой. Это значит, что она может работать как в режиме двигателя, выполняя какую-то полезную работу, так и в режиме генератора – вырабатывая электрическую энергию.

Если к валу асинхронного электродвигателя приложить момент нагрузки, то преодолевая этот момент, машина будет потреблять энергию из сети. При работе на холостом ходу будет потребляться только энергия, необходимая для покрытия механических потерь в самой машине. Если к валу асинхронной машины подсоединить еще один электродвигатель и с его помощью вращать асинхронную машину, то потери в роторе будут компенсированы за счет приводного двигателя, а в случае, если скорость вращения вала асинхронной машины превысить синхронную частоту вращения (скорость вращения магнитного поля статора), то начнется рекуперация энергии в сеть. Давайте более подробно рассмотрим процесс рекуперации энергии в сеть.

При работе машины в двигательном режиме вращающееся магнитное поле пересекает проводники роторной и статорной обмотки в одинаковом направлении, следствием чего становится совпадение ЭДС статора Е1 и ротора Е2 по фазе. При переходе асинхронника в режим рекуперативного торможения магнитное поле пересекает проводники статора в прежнем направлении, а вот роторные проводники при n>n0 – в противоположном. При этом ЭДС ротора изменит свой знак на обратный и будет равна:

Соответственно ток ротора:

Отсюда следует, что при переходе в режим рекуперации направление изменит только активная составляющая роторного тока, реактивная не поменяет свое направление. Активный ток поменяет направление из-за изменения направления момента асинхронной машины, по сравнению с двигательным режимом.

Векторная диаграмма асинхронного электродвигателя в генераторном режиме:

Векторная диаграмма показывает, что между U и I1 угол сдвига фазы φ1>(π/2), что будет соответствовать режиму, в котором первопричиной появления тока I1 будет не напряжение питающей сети, а ЭДС Е1. Таким образом, статорная обмотка работает в режиме генератора, отдавая энергию в сеть.

Такие же выражения возможно получить и с помощью эквивалентной схемы. Активная составляющая роторного тока будет равна:

Это значит, что при ω>ω0, скольжение s изменит знак, соответственно поменяет знак I2a/, что значит переход машины в режим рекуперативного торможения. Это подтверждает и выражение электромагнитной мощности:

Данное выражение показывает, что при переходе в режим рекуперативного торможения мощность электромагнитная изменяет свой знак, что означает отдачу мощности вторичным контуром.

Обратившись к выражению мощности вторичного контура:

Из этого выражения мы можем увидеть, что знак реактивной мощности будет сохранятся независимо от режима работы.

Это значит что – асинхронный электродвигатель в рекуперативном режиме тоже потребляет реактивную мощность. И чтоб осуществить рекуперацию, необходим источник реактивной мощности, который необходим для создания вращающегося магнитного поля.

Рекуперативное торможение часто используют в подъемно-транспортных механизмах, при спуске тяжелых грузов. Груз, который опускается, развивает на валу машины отрицательный момент и скорость становится n>n0. Таким образом, машина переходит в режим рекуперативного торможения и тем самым создает тормозной момент на валу. В точке пересечения характеристики со значением статического момента скорость двигателя устанавливается, и груз опускается с постоянной скоростью, как это показано ниже:

тормозной момент будет отсутствовать в том случае, если момент на валу машины будет больше, чем критический момент этой же машины.

Рекуперативное торможения при наличии на валу асинхронной машины реактивного статического момента возможно только при наличии преобразователя частоты или двигателя, с переключающимся числом пар полюсов. Рассмотрим для двигателя с переключающимся числом пар полюсов.

Если обмотки статорные двигателя, работающего на высокой скорости

То есть число пар полюсов меньше, переключить на большее число пар полюсов р1, то в таком случае скорость вращения вала асинхронной машины станет больше, чем синхронная скорость, соответствующая новому числу полюсов

Машина перейдет в режим генератора:

На рисунке, область рекуперативного торможения соответствует участку BCD на механической характеристике.

Довольно часто такой способ применяют в металлорежущих станках, в которых применяю асинхронные машины с переключающимся количеством пар полюсов.

Это вид электрического торможения, при котором электрическая энергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть.

Устройство системы рекуперативного торможения в электромобиле

Суть в том, что электродвигатель использует динамику автомобиля для восстановления энергии, которая в противном случае терялась бы на тормозных дисках при нагревании. Этот метод торможения отличается от обычного торможения, где избыточная кинетическая энергия преобразуется в нежелательную и приводит к потере тепла за счет трения в тормозах. Помимо улучшения общих характеристик автомобиля,

рекуперативный тормоз может значительно продлить срок службы всей тормозной системы, поскольку ее части не потребляют энергию слишком быстро. При этом режим рекуперативного торможения имеет в работе и свои недостатки.

Volvo про систему рекуперативного торможения:

Применение системы рекуперации кинетической энергии обеспечивает снижение расхода топлива на 20% и сокращение вредных выбросов.

Принцип электрической системы рекуперативного торможения

ТЭД (тяговые электродвигатели) транспортного средства (жд-состава или машины) выключаются и напрямую отсоединяются от электропитания, после чего переходят в генераторный режим. Другими словами они самостоятельно вырабатывают электрическую энергию. Далее создается тормозной момент, который приводит к уменьшению скорости — рекуперация электродвигателя.

В чем причина появления тормозного момента в автомобиле? Она заключается с базовых понятиях электродинамики: во время вращения ротора в его механизме обмотки и в обмотке статора зарождаются токи противоположной направленности — при этом взаимное влияние данных токов приводит к работе остановке ротора, а именно к его торможению. При этом на создание электрической энергии уходит оставленная автомобилем кинетическая энергия, а после того как эта энергия закончилась начинается снижение скорости автомобиля.

Система рекуперативного торможения

Еще один пример — лифт. Это устройство работает путем преобразования электричества в потенциальную энергию, накопленную в поднимаемой нагрузке.

Энергия потребляется двигателем, когда сила тяги лифта преодолевает силу тяжести, действующую на поднимающуюся кабину, которая тяжелее, чем опущенный противовес. Также энергия потребляется, если привод подъема преодолевает силу гравитации, действующую на поднимаемый противовес, который весит больше, чем кабина, опускаемая вниз.

Чтобы сделать реализацию системы рекуперации энергии выгодной, ее стоимость должна быть ниже стоимости энергии, которая может быть возвращена в сеть. Этот метод внедряется в приводах лифтов, кранов, подъемников, шпинделей и станков, которые представляют высокую инерционную нагрузку.

Неэлектрические способы рекуперативного торможения

Режим рекуперации возможен и на простых машинах с мотором внутреннего сгорания. Как говорилось выше по тексту, один из самых простых принципов сводится к запасанию энергии автомобиля во вращающемся маховом колесе, с применением данной энергии для разгона. Такая система довольно трудна в ее реализации на практике, а ее применение не дает почти никаких плюсов.

Рекуперативное торможение: недостатки

В основном недостатки имеет применение рекуперативного торможения на освоенных электровозах (электропоезда, поезда метро). Рекуперация применяется в основном для подтормаживания на спусках, что для таких типов транспорта на сегодняшний день неприемлемо.

Наиболее «рекуперативные» электромобили:

Понять, что такое рекуперативное торможение в электромобилях совсем не сложно, для этого нужно лишь обратить внимание на основные характеристики этого вида транспорта.

В отличие от машин с ДВС, где важным фактором является динамика, большинство электромобилей выбирают по запасу хода.

И вот именно этот показатель и можно увеличить с помощью рекуперативной тормозной системы.

Рис. 1. Схема рекуперации энергии в электромобиле.

Что такое рекуперативная система?

Технологию рекуперативного торможения используют не только электрические машины, но и автомобили с бензиновым или дизельным мотором (гибриды).

Основанием для её разработки стали высокие цены на топливо и стремление снизить расходы.

Автопроизводители искали варианты решения проблемы, одним из которых стало получение энергии из процесса торможения.

Своё название система получила от термина recuperatio (лат. «возвращение» или «компенсация»).

Возвращая часть затраченной на торможение энергии, она расходует полученное электричество на разгон транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.

Рекуперация на электромобиле имеет одно серьёзное отличие – выработанная электроэнергия не тратится сразу, а может аккумулироваться.

Это позволяет подзаряжать аккумулятор, а запас хода увеличивается, хотя и незначительно. В то же время для электрического транспорта, который непросто подзарядить в дороге, даже этот небольшой заряд может оказаться решающим.

Принцип работы

Работу системы рекуперации электрической энергии можно описать следующим образом:

• При торможении электромобиля его силовой агрегат отключается от источника питания (аккумулятора) и переходит в генераторный режим, самостоятельно вырабатывая энергию.
• В таком режиме в обмотках ротора и статора возникают противоположно направленные токи.
• На валу электромотора возникает тормозной момент. Он обеспечивает торможение транспортного средства, снижая скорость.
• Одновременно с этим запасённая машиной кинетическая энергия переходит в электроэнергию и тепло.
• Электрическая энергия поступает в аккумулятор, увеличивая его заряд.
• Чем чаще тормозит автомобиль, тем больше заряжается его аккумуляторная батарея.

Рис. 2. Колесо электромобиля с рекуперативной системой.

Система рекуперативного торможения получила распространение, в первую очередь, при поездках на транспорте, оборудованном электродвигателями постоянного тока.

Следует отметить, что она применяется не для полного торможения состава, масса которого слишком большая, чтобы компенсировать её таким способом, а лишь для небольшого снижения скорости.

Однако тормозной момент создаётся достаточно большой, и экономия в течение года только для одного состава достигает сотен тысяч гривен.

Проблемы небольших электромобилей

В отличие от тяжёлых и перемещающихся на высокой скорости электропоездов, получившие такую систему электромобили не получают таких же преимуществ:

• В городе, особенно при движении в плотном потоке, электромобиль практически не может нормально разогнаться (даже при хороших динамических характеристиках, как у Tesla Model S).
• Рекуперация мало эффективна, так как скорость в начале торможения небольшая (до 60 км/ч), а масса автомобиля не превышает 1-2 т.
• Энергии вырабатывается мало, и запас хода увеличивается незначительно.
• Стоимость установки оборудования, обеспечивающего рекуперацию достаточно большая, а из-за низкой эффективности работы рекуперации она почти не окупается.

Важно: Ситуация немного улучшается при движении с горки и торможениях на высокой скорости. Но так разогнаться электромобили могут только за городом. А большинство доступных по цене электрических моделей не обладает запасом хода для загородных поездок и динамикой для нормального разгона.

Эффективность рекуперативного торможения

Использующую рекуперацию тормозную систему нельзя назвать достаточно эффективной.

Хотя её КПД довольно большой – производители электромобилей и другого электрического транспорта (велосипедов, мопедов и грузовых авто) называют цифру в 60-70% возврата.

При этом первые 10-20% теряются сразу, при захвате кинетической энергии – ещё примерно такое же количество аккумулятор недополучает в процессе преобразования в электроэнергию.

С одной стороны, показатель достаточно большой – 70% кинетической энергии подзаряжают аккумулятор электромобиля.

Запас хода увеличивается, и транспортное средство может проехать дальше на одном заряде.

С другой стороны, кинетической энергии на торможение тратится немного, и цифры нельзя назвать впечатляющими.

Рис. 3. Индикация системы рекуперации модели Volkswagen e-Golf.

Владельцы автомобилей Tesla Model S говорят, что во время поездок по городу пользы от системы рекуперативного торможения практически нет.

Заметить её влияние получается только при поездке по холмистой местности, когда водителю приходится тормозить во время спуска.

Иногда запас хода транспортного средства увеличивается при этом на 15-20%.

Рис. 4. Тормоза премиального электромобиля Tesla Model S.

Перспективы использования рекуперации

Повысить эффективность рекуперативной системы позволяет её использование не только при торможении, но и во время обычной поездки.

Предполагается, что энергия будет возвращаться благодаря инновационной подвеске, которую уже разрабатывают компании Levant Power и ZF.

В будущем такими устройствами могут оснащаться все серийно выпускаемые авто.

Принцип действия системы в подвеске следующий:

• Рекуперативное устройство будет состоять из небольшого электромотора, 4 электрогидравлических насосов и управляющего блока.
• Приспособление будет устанавливаться возле амортизаторов каждого автомобильного колеса.
• При движении входящего в конструкцию штока кинетическая энергия будет переходить в электрическую.
• Полученная электроэнергия будет передаваться к аккумулятору электромобиля. Если устройство будет устанавливаться на машинах с ДВС, энергия поступит в их электрическую сеть.

Совместная работа рекуперативной системы торможения и устройств, аккумулирующих энергию от обычного движения, должна повысить эффективность примерно вдвое. Однако проект пока находится в разработке. До его завершения и, тем более, установки на серийные авто, может пройти несколько лет.

Выводы

Возможность возвращать хотя бы часть потраченной на торможение энергии и дальнейшее развитие технологий в этом направлении позволяет рассчитывать, что электромобили в будущем станут ещё эффективнее.

Запас хода даже бюджетного электрического транспорта увеличится до 150-200 км, и на таком авто можно будет ездить целый день без подзарядки.

В то же время эффективность рекуперации на компактных электрических авто, таких как Chevrolet Bolt, Hyundai Ioniq или Nissan Leaf, всё равно останется небольшой.

Намного заметнее увеличение запаса хода на грузовиках с электромоторами и на тяжёлых электромобилях типа Tesla Model X, вес которого даже без водителя достигает 2,4 т.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.