Rekuperacja i rodzaje wymienników ciepła

Mikroklimat domowy jest zwykle utrzymywany za pomocą klimatyzatorów i nagrzewnic powietrza, ale nie jest to najbardziej ekonomiczna opcja. Ma alternatywę, która staje się coraz bardziej rozpowszechniona w naszym kraju i poszukiwana na całym świecie.To rekuperacja, czyli wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła. Rekuperator ciepła w urządzeniu nawiewno-wywiewnym częściowo zwraca energię cieplną, przenosząc ją do powietrza nawiewanego. Ciepło jest zwracane do domu, a nie wyrzucane na ulicę.

Rekuperacja – po co to jest?

  Po pierwsze, urządzenie pozwala wygodnie przewietrzyć pomieszczenie, zmniejszając różnicę temperatur między przepływem spalin i zasilania. Jest to szczególnie ważne w zimie, kiedy chłodne powietrze wpadające do domu bezpośrednio z ulicy może powodować przeziębienia. Podczas korzystania z rekuperacji świeże powietrze dostające się do pomieszczenia posiada średnią temperaturę, dzięki czemu wietrzenie jest bezpieczniejsze dla zdrowia.

  Po drugie, w przeciwieństwie do innych podobnych urządzeń, rekuperator zapewnia wygodną wentylację w bardzo ekonomiczny sposób. Energia elektryczna jest zużywana do ogrzewania lub chłodzenia powietrza przez klimatyzator i konwektor. Jednak po tym, jak powietrze w pomieszczeniu ogrzeje się lub ochładza do pożądanej temperatury, jest ono po prostu odprowadzane do środowiska zewnętrznego przez kanał wylotowy. Energia cieplna powietrza wraz z pieniędzmi wydanymi na jego produkcję jest dosłownie wyrzucana na wiatr. W rekuperatorze, który sam zużywa minimalną ilość energii, ogrzewanie lub chłodzenie powietrza nawiewanego odbywa się za pomocą naturalnej wymiany ciepła, a nie za pomocą energii elektrycznej.

Płytkowy rekuperator

  Rekuperatory mogą być samodzielnymi urządzeniami lub specjalnym modułem konwencjonalnej instalacji nawiewno-wywiewnej. Rozmieszczone są głównie dwa typy konstrukcji rekuperatora: płytkowy i obrotowy.

  W płytowych przepływy powietrza nie stykają się i nie mieszają, a ciepło jest przenoszone przez kasetę wymiany ciepła, składającą się z zestawu cienkich płyt o dużej powierzchni, oddzielających ciepłe i zimne powietrze. Tradycyjnie płyty wykonane są z folii aluminiowej lub plastiku. Aluminium jest tańsze, ale zastosowanie plastiku nieznacznie zwiększa wydajność urządzenia.

  Ten elegancki design ma ważną wadę: ze względu na różnicę temperatur między powietrzem nawiewanym i wywiewanym na płytach wymiennika ciepła tworzy się kondensat, który zamarza w zimie i zamienia się w lód. Do zwalczania oblodzenia stosuje się różne środki. W wersji standardowej stosowana jest automatyzacja: uruchamiany jest czujnik oblodzenia, po czym powietrze nawiewane krąży wokół wymiennika ciepła.

  Ten przepływ obejściowy jest podgrzewany bez odzysku ciepła za pomocą wbudowanej nagrzewnicy powietrza. Jednocześnie ciepłe powietrze wywiewane przepływa przez wymiennik ciepła i rozmraża kasetę.  Oszczędność energii nie występuje przez cały czas, urządzenie działa jak zwykły wentylator nawiewny z wydatkiem energii na podgrzanie powietrza.

Schemat rekuperacji  płytowym wymienniku ciepła

  Innym rozwiązaniem problemu kondensatu jest zastosowanie higroskopijnych wkładów celulozowych, których ścianki pochłaniają wilgoć ze strumienia spalin i przenoszą ją na stronę zasilającą, nawilżając ją. W tym przypadku odzyskiwana jest nie tylko energia cieplna, ale także wilgoć z powietrza. Świeże powietrze wchodzące do pomieszczenia jest jak najbliżej temperatury i wilgotności powietrza w domu. Jest to najwygodniejsza opcja utrzymania mikroklimatu. Brak fazy podgrzewania powietrza nawiewanego za pomocą nagrzewnicy może znacznie zwiększyć efektywność odzysku ciepła (do 60–70%).

W przypadku rekuperatorów z podwójnym płytowym wymiennikiem ciepła wykonanym z papieru chłonnego sprawność sięga 90%. W tych urządzeniach ciepło jest przekazywane krokowo przez strefę pośrednią, aby wykluczyć tworzenie się lodu. Rekuperator płytkowy oszczędza 50–80% energii, obrotowy – 70–90%, w zależności od różnicy temperatur między powietrzem wywiewanym i nawiewanym. Jednym z czynników wpływających na sprawność rekuperacji  jest rodzaj pomieszczenia. Instalacja wentylacyjna z rekuperatorem ciepła, w której powietrze wywiewane o temperaturze 25–30 ° C służy, jako nagrzewnica, przyniesie znaczne oszczędności.

Konstrukcja obrotowego wymiennika ciepła

  Głównym elementem rekuperatora obrotowego, jest wirnik zamontowany w urządzeniu. Jest to obrotowy cylinder wypełniony w całej objętości warstwami profilowanego metalu, aluminium lub stali. Podczas pracy bęben wirnika porusza się po okręgu między kanałami zasilającymi i wydechowymi. Płytki są kolejno podgrzewane przez wylot i chłodzone powietrzem nawiewanym. Efektywność zachodzącej rekuperacji zależy od prędkości wirnika i można ją regulować. Ma to ogromne znaczenie dla określenia rzeczywistej wydajności wymiennika ciepła, która pokrywa się z nominalną wydajności tylko wtedy, gdy prędkość wirnika jest automatycznie dostosowywana zgodnie z odczytami czujników temperatury zewnętrznej i pokojowej.modele obrotowe są popularne ze względu na ich niezawodność i wysoką wydajność rekuperacji – odzyskiwania energii cieplnej (do 85%).