Исходные данные — московские: отопительный период 205 суток со средней температурой −2,2 °С, расчётная зимняя температура −25 °С, приток греется до +18 °С.

Средняя за отопительный период мощность на подогрев 5000 м³/ч — около 34 кВт.
Дальше всё определяет режим работы:

• круглосуточный объект (гостиница, производство, жильё): 4920 часов, годовой расход тепла около 166 000 кВт·ч;
• офис (12 часов, пять дней в неделю): около 1760 часов, 59 000 кВт·ч.

Рекуператор с сезонным КПД 70 % возвращает 116 000 и 42 000 кВт·ч соответственно. Переводим в деньги по трём источникам тепла:

Наценка за рекуперацию — разница между приточно-вытяжной установкой с теплообменником и парой «приточная плюс вытяжная» без него — для 5000 м³/ч составляет порядка 0,5–1 млн ₽ с монтажом. Уже из таблицы видно, что разброс сроков окупаемости — от одного сезона до полутора десятков лет.

Есть и второй эффект, который в расчёте экономии обычно пропускают. Пиковая мощность калорифера при −25 °С без рекуперации — 72 кВт, с рекуператором — около 22–25 кВт. Пятьдесят киловатт разницы — это либо не купленная мощность при техприсоединении, либо вписавшаяся в существующий ввод установка. В Подмосковье эта статья нередко перевешивает годовую экономию на энергии.

Пластинчатый рекуператор — пакет пластин, между которыми потоки идут в соседних каналах, не смешиваясь. Перекрёстноточная схема даёт температурный КПД 50–65 %, противоточная — 75–90 %, но ценой длины: противоточная секция для 5000 м³/ч добавляет установке около метра.

Главное достоинство — отсутствие подвижных частей и перетока между потоками. Поэтому пластинчатый рекуператор ставят там, где смешивание вытяжки с притоком недопустимо: медицина, лаборатории, чистые помещения.

Главная проблема — обмерзание. Вытяжной воздух охлаждается ниже точки росы, конденсат оседает на пластинах и при наружной температуре примерно от −5…−10 °С замерзает. Чем эффективнее теплообменник, тем раньше: противоточный в московскую зиму без защиты обмерзает регулярно. Способы защиты — байпас (приток идёт мимо теплообменника, КПД на время оттайки падает до нуля), преднагрев наружного воздуха электрическим калорифером на 1–3 кВт на каждую тысячу кубометров, периодическое снижение расхода притока. Каждый из них съедает часть паспортного КПД, и сезонное значение оказывается на 10–15 % ниже каталожного.

Обязателен дренаж конденсата с гидрозатвором и обогревом при отрицательных температурах в венткамере. Для бассейнов и влажных помещений пластины берут полимерные, они не корродируют.

Где применяют: компактные установки для квартир и коттеджей, медицинские и лабораторные объекты, бассейны, всё, где важен нулевой переток.

Роторный рекуператор — медленно вращающийся барабан с насадкой из гофрированной фольги. Половина ротора греется вытяжным воздухом, поворачивается и отдаёт тепло притоку. Температурный КПД 75–85 %, а у гигроскопичного (сорбционного) ротора добавляется перенос влаги: зимой приток не пересушивается, летом снижается нагрузка на охлаждение.

Роторный рекуператор практически не обмерзает: конденсат не успевает замёрзнуть на вращающейся насадке, и до −20…−25 °С он работает без преднагрева. Ниже — автоматика снижает обороты. Дренаж в большинстве режимов не нужен, а регулированием оборотов КПД плавно меняется от нуля до максимума — удобно и для защиты от обмерзания, и от перегрева летом. При том же КПД он заметно компактнее противоточного пластинчатого.

Ограничение — переток. Через ротор и уплотнения из вытяжки в приток попадает 1–5 % воздуха; сектор продувки и правильная расстановка вентиляторов (приток под большим давлением, чем вытяжка) снижают это до долей процента, но не до нуля. Вместе с воздухом переносятся запахи и аэрозоли. Поэтому роторный рекуператор не ставят на вытяжку из кухонь общепита, лабораторий, покрасочных, «грязных» медицинских зон и помещений с вредностями.

Обслуживание: ремень и мотор привода, щёточные уплотнения, подшипники, чистка насадки сжатым воздухом или мойкой. Привод потребляет 50–200 Вт.
Где применяют: офисы, торговля, многоквартирное жильё, спортивные объекты, гостиницы — большие расходы без специфических загрязнений в вытяжке.

Схема с промежуточным теплоносителем — два теплообменника, один в вытяжной установке, другой в приточной, соединённые трубопроводом с насосом, расширительным баком и трёхходовым клапаном. Тепло передаётся водно-гликолевым раствором.

КПД скромный — 40–55 %, до 60 % у многорядных теплообменников. Насос потребляет электроэнергию, два теплообменника добавляют сопротивление по воздуху, контур требует обслуживания и замены гликоля. Зато три свойства, которых нет у других типов.

Абсолютно нулевой переток. Потоки не соприкасаются вообще. Это единственный вариант утилизации тепла для кухонь общепита (с жироуловителем перед теплообменником), лабораторий с вытяжными шкафами, покрасочных, вивариев, помещений категорий А и Б.

Приток и вытяжка могут стоять в разных концах здания и даже на разных этажах. На один приточный контур можно собрать несколько вытяжных систем.
Реконструкция. К существующим раздельным приточным и вытяжным установкам гликолевый контур добавляется без замены агрегатов.
Защита от обмерзания решается трёхходовым клапаном: температура раствора на входе в вытяжной теплообменник не опускается ниже нуля.

Камерный (регенеративный с переключением) — две камеры с теплоаккумулирующей насадкой и заслонки, которые каждые 60–90 секунд меняют потоки местами. КПД 80–90 %, но переток в момент переключения выше, чем у ротора, а заслонки изнашиваются. В центральных установках встречается редко. Зато по этому принципу работают стеновые реверсивные рекуператоры для квартир: они ставятся парами и попеременно работают на приток и вытяжку. Для них честная оценка — КПД ниже заявленного, заметный переток и обмерзание в морозы; как замена нормальной вентиляции они не годятся, как улучшение проветривания — работают.

Тепловые трубки — герметичные трубки с хладагентом, испаряющимся в вытяжном потоке и конденсирующимся в приточном. КПД 50–65 %, нет подвижных частей, насосов и перетока. Требуют, чтобы потоки шли рядом, а трубки стояли с определённым наклоном. Дорого; ниша — лаборатории и производства, где нельзя ни ротор, ни гликоль.

Столбец «переток» — санитарный: там, где вытяжка содержит запахи, аэрозоли или вредности, допустимы только типы с нулевым перетоком. Столбец «обмерзание» — климатический: для Москвы и севернее он определяет, сколько реально стоит эксплуатация. А паспортный КПД рекуператора — величина справочная: сравнивать типы надо по сезонному КПД с учётом оттайки, и здесь ротор отыгрывает у противоточного пластинчатого часть отставания в каталоге. Подробнее о расчёте мощности нагревателя после рекуператора — в статье про калорифер.

Собираем экономику из первого раздела с учётом наценки 0,7 млн ₽ за рекуперацию на 5000 м³/ч:

Четыре поправки, которые надо внести, прежде чем показывать эту таблицу заказчику.

Сезонный КПД ниже паспортного на 10–15 % из-за оттайки и байпаса — для пластинчатых это существенно, для роторных почти незаметно. Рекуператор добавляет 100–250 Па сопротивления в каждом потоке, и вентиляторы тратят на это несколько процентов от сэкономленного. Обслуживание контура и привода — ещё несколько десятков тысяч рублей в год. И наоборот, в плюс: экономия на подключаемой мощности, которая при электрическом нагреве может окупить установку сама по себе.

Практический вывод для московского региона. При электрическом нагреве рекуперация обязательна — вопрос только в типе. При теплосети она окупается на круглосуточных объектах и на больших расходах, на офисе с коротким рабочим днём — на границе разумного. При собственной газовой котельной по энергии она не окупается, и брать её стоит ради мощности подключения, влажности в помещениях (сорбционный ротор) или требований по энергоэффективности здания — об этом в статье про энергоэффективность.

Пришлите расход воздуха, режим работы и источник тепла — посчитаем годовую экономию по московскому климату, подберём тип рекуператора с учётом санитарных ограничений вашей вытяжки и сравним две конфигурации приточной установки — с рекуперацией и без — по капитальным затратам, мощности подключения и сроку окупаемости. Если рекуперация на вашем объекте не окупается, мы так и скажем.