Jest to naturalny minerał glinokrzemianowy o porowatej strukturze z średnicą porów pomiędzy 0,3 – 0,4 nm, doskonale adsorbującą cząsteczki pary wodnej. Na czym w zasadzie polega adsorpcja? Proces adsorbowania cząsteczek pary wodnej możemy porównać do gąbki. Gąbka jest w stanie kumulować wodę, natomiast woda nie wnika w strukturę jej materiału – zagnieżdża się w wolnych, porowatych przestrzeniach jej objętości. Analogicznie działa powłoka zeolitowa, tzn., para wodna jest wiązana na powierzchni porowatej, natomiast nie wnika w nią (Rys. 1).

Zastosowanie powłoki z zeolitu jest w pełni higienicznym rozwiązaniem. Dlaczego?
Przyjrzyjmy się jeszcze raz schematowi ideowemu powłoki zeolitowej. Wiemy już, że średnica porów powłoki zeolitu wynosi 0,3 – 0,4 nm. Standardowa cząsteczka pary wodnej ma średnicę ~0,27 nm dzięki czemu z łatwością wnika w porowatą strukturę powłoki zeolitowej. Jednocześnie, ze względu na swoją wielkość, pyły PM1 (100 nm), bakterie (od 0,8 do 5000nm) oraz wirusy (np. grypa, COVID-19 od 80 do 120 nm), nie mogą zagnieździć się w porach powłoki zeolitowej.
Zwróćmy uwagę na to, że na Rys. 2 nie oddaliśmy w pełni skali z uwagi na to, że np. pyły PM1 są większe od cząsteczki pary wodnej o ponad 370 razy – jest to zupełnie inny rząd wielkości!

Mówiąc najprościej, jest to energia jaką niesie ze sobą powietrze, dlatego jednostką entalpii jest kJ/kg. Na entalpię powietrza składa się ciepło jawne czyli takie, które możemy zmierzyć zwykłym termometrem oraz ciepło utajone czyli energia, którą posiada para wodna w danej objętości powietrza. Oznacza to, że powietrze o tej samej temperaturze może mieć różną entalpię.

Zasada działania wymiennika obrotowego sorpcyjnego-entalpicznego opiera się na selektywnym adsorbowaniu i przyciąganiu molekularnym. Cząsteczki pary wodnej znajdujące się w powietrzu o większej entalpii, są adsorbowane przez powłokę zeolitową. Wymiennik obrotowy obracając się przechodzi w otoczenie powietrza o niższej entalpii i przez zjawisko desorpcji oddaje wilgoć, którą zgromadził (Rys. 3).
Kierunek przepływu wilgoci w wymienniku obrotowym sorpcyjnym-entalpicznym, jest zależny od pory roku.

W okresie zimowym powietrze zewnętrzne posiada niską zawartość wilgoci a co za tym idzie, zależy nam na tym, żeby jak najwięcej wilgoci, którą wytworzymy w domu odzyskać na wymienniku ciepła tzn. pasywnie nawilżyć świeże powietrze dostarczane do domu (Rys. 4).

Dzięki zastosowaniu wysokosprawnego wymiennika ciepła, jesteśmy w stanie odzyskać nawet 85% energii zgromadzonej w powietrzu wyciąganym z pomieszczeń proces N1-N2 (proces W1-W2 obrazuje wychładzanie się powietrza wyciąganego z pomieszczeń w wyniku oddawania swojej energii do wymiennika ciepła) i dodatkowo pasywnie nawilżyć powietrze, sprawność odzysku wilgoci dla omawianego przykładu wynosi ~90%. Zwróćmy uwagę, że punkt N3 tj. punkt końcowy po przemianach i obróbce termicznej powietrza znajduje się praktycznie w miejscu punktu wyjściowego tj. W1, co oznacza, że do utrzymania komfortowych warunków w domu, potrzebujemy minimalnych zysków wilgoci, które zaspokoją domownicy oraz standardowe czynności domowe.

Wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny zapewnia najwyższą możliwą do osiągnięcia sprawność odzysku wilgoci, która wynosi nawet do 90%! Tak wysokie parametry są możliwe do uzyskania dzięki zastosowaniu powłoki zeolitowej! Konstrukcja wymiennika oraz sam proces jego wytwarzania, jest opatentowany przez Komfovent. Dodatkowo, zastosowanie wymienników obrotowych sorpcyjnych-entalpicznych w kompaktowych centralach oraz rekuperatorach domowych, jest unikalne w skali rynku!
Porównując wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny do wymiennika przeciwprądowego entalpicznego, możemy zauważyć bardzo wyraźną różnicę w sprawności odzysku wilgoci. Należy również zwrócić uwagę na fakt, że w przypadku wymiennika obrotowego, spadek odzysku wilgoci wynikający ze wzrostu prędkości powietrza (większy wydatek ustawiony na urządzeniu np. tryb przewietrzania), wynosi maksymalnie 15%, w przypadku przeciwprądowego entalpicznego wartość ta jest 2x większa bo aż do 30%!
Wymiennik przeciwprądowy nie realizuje procesu odzysku wilgoci.

Wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny cechuje się najniższą możliwą do osiągnięcia temperaturą zamarzania spośród wszystkich rozwiązań dostępnych w wentylacji mechanicznej. Dlaczego? Ponieważ proces pasywnego nawilżania powietrza opiera się o selektywną adsorpcję a nie o zjawisko kondensacji, dodatkowo, wysoka sprawność odzysku wilgoci sprawia, że ze struktury wymiennika pozbywamy się nawet 90% skumulowanej pary wodnej.
Kolejnym aspektem jest fakt, że wymienniki obrotowe sorpcyjne-entalpiczne wykonują większą liczbę obrotów w porównaniu do standardowego, obrotowego wymiennika ciepła (Rys. 7), co przekłada się na fakt, że para wodna kumulowana w powłoce zeolitowej ma 2x mniej czasu na zamrożenie.

Musimy sobie zdać sprawę, że temperatura przemarzania, która jest podawana przez wszystkich producentów, jest wartością graniczną, która może wystąpić przy założeniu, że powietrze wyciągane z budynku o temperaturze np. 20°C ma skrajnie niską wilgotność względną tj. 10-20% – skoro nie ma wilgoci w powietrzu to nie ma co zamarznąć. Ten fakt sprawia, że producenci mogą podać bardzo niską wartość pomimo tego, że w warunkach rzeczywistych wartość ta jest zauważalnie wyższa. I tak dla wymienników przeciwprądowych entalpicznych podawana jest temperatura -8°C a dla wymienników obrotowych sorpcyjnych-entalpicznych -30°C.
Jak jest różnica? W praktyce wilgotność w domu wynosi 40-50% a temperatura przemarzania wymienników przeciwprądowych entalpicznych zaczyna się już poniżej 0°C. Jak to wygląda w przypadku wymienników obrotowych sorpcyjnych-entalpicznych? Temperatura przemarzania dla temperatury powietrza 20°C i wilgotności 50% wynosi około -20°C, co daje pełną gwarancję niskich kosztów eksploatacji nawet w skrajnie niskich temperaturach!

W okresie letnim, kiedy powietrze zewnętrzne ma wysoką temperaturę oraz zawartość wilgoci, wymiennik obrotowy sorpcyjny – entalpiczny prowadzi odzysk chłodu, który skumulowaliśmy wewnątrz budynku i dodatkowo pasywnie osusza powietrze, co pomaga utrzymać komfortowe warunki w domu nawet w trakcie pory deszczowej lub parnych dni.

Obrotowy wymiennik ciepła w okresie letnim prowadzi proces odzysku chłodu N1-N2 (proces W1-W2 obrazuje ogrzewanie powietrza wyciąganego z pomieszczeń w wyniku przejmowania energii skumulowanej w wymienniku ciepła). Dodatkowo, wymiennik obrotowy sorpcyjny – entalpiczny, prowadzi proces pasywnego osuszania powietrza, a jego sprawność w tym przypadku wynosi blisko 87%. Zwróćmy uwagę, że punkt końcowy N2 oznaczający powietrze dostarczane do pomieszczeń, znajduje się bardzo blisko punktu wyjściowego W1. Oznacza to, że do budynku nie dostarczamy gorącego powietrza o wysokiej zawartości wilgoci, lecz chłodne powietrze o zawartości wilgoci zbliżonej do wartości wyjściowej.
Warunkiem do prowadzenia procesu odzysku chłodu, jest oczywiście wystąpienie warunków, które umożliwią jego realizację, tj. temperatura powietrza zewnętrznego musi być wyższa niż temperatura powietrza wewnątrz domu. Analogicznie, proces pasywnego osuszania powietrza może wystąpić wyłącznie w momencie, kiedy wystąpi różnica entalpii powietrza zewnętrznego oraz wewnętrznego.

Wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny dzięki zastosowaniu powłoki zeolitowej, zapewnia najlepsze parametry w kontekście pasywnego osuszania powietrza – nawet do 90% wilgoci, która jest zgromadzona w powietrzu zewnętrznym zostaje w wymienniku ciepła zawrócona do wyrzutni!
Wracając do rys. 10, punkt wyjściowy N1 – świeże powietrze zewnętrzne, posiada wysoką zawartość wilgoci ~16 g/kg, powietrze wewnętrzne punkt W1 posiada zawartość wilgoci ~6,5 g/kg. Punkt końcowy, który uzyskujemy po przemianach w wymienniku ciepła tj. N2 znajduje się ~7,7 g/kg. Oznacza to, że wymiennik ciepła pasywnie osuszył powietrze, a ilość wytrąconej wilgoci wynosi aż 8,3 g/kg. Wartości te nie są jedynie cyframi marketingowymi, pozwalają realnie zaoszczędzić pieniądze o czym za chwile się przekonasz!
Tak jak wspomnieliśmy przy okazji rozpatrywania okresu zimowego, porównując wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny do wymiennika przeciwprądowego entalpicznego, możemy zauważyć bardzo wyraźną różnicę w sprawności pasywnego osuszania wynikającą ze wzrostu prędkości w wymienniku (większy wydatek ustawiony na urządzeniu). W tym miejscu warto zwrócić uwagę na fakt, że najwyższa sprawność pasywnego osuszania dla wymiennika obrotowego sorpcyjnego-entalpicznego w omawianym przykładzie wynosi 87%, i jest to różnica blisko 11% w porównaniu z wymiennikiem przeciwprądowym entalpicznym pomimo znacznie wyższej prędkości powietrza.

Zastosowanie wymiennika obrotowego sorpcyjnego-entalpicznego pozwala na odzysk chłodu i pasywne osuszanie powietrza – brzmi dobrze ale co właściwie daje to w praktyce?
W procesie chłodzenia powietrza poza obniżeniem temperatury, zależy nam na obniżeniu zawartości wilgoci. Komfortowy zakres wilgotności względnej dla człowieka to 40-60%. Czysto teoretycznie, jeżeli nie pozbywalibyśmy się nadmiaru wilgoci, wilgotność względna wynosiłaby 80-90% co przekładałoby się na bardzo złe samopoczucie. W procesie klimatyzowania pomieszczeń, duży udział w końcowym zużyciu energii ma właśnie proces osuszania powietrza.
Poniżej znajdują się przykładowe obliczenia, które pokazują różnice w ilości wymaganej energii do przeprowadzenia procesu chłodzenia.