
Rekuperator obrotowy z pionowym układem króćców

Rekuperator obrotowy z poziomym układem króćców

Rekuperator obrotowy w wersji płaskiej podwieszanej





Niewielka część powietrza zewnętrznego, kierowana jest na sekcję czyszczącą, co zapobiega powrotowi powietrza wywiewanego do strumienia powietrza świeżego.
Przy zastosowaniu sekcji czyszczącej możemy ograniczyć mieszanie strumieniu powietrza do ok 1%.

Analogicznie działa powłoka zeolitowa, tzn., para wodna jest wiązana na powierzchni porowatej, natomiast nie wnika w nią.
Zeolit w wymienniku ciepła – higieniczne rozwiązanie!
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 (1000 nm(1μm)), bakterie (od 0,8 do 5000 nm) 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 rysunku nie oddaliśmy w pełni skali z uwagi na to, że np. wirusy są większe od cząsteczki pary wodnej o ponad 370 razy – jest to zupełnie inny rząd wielkości!

Ze względu na to, że powietrze o tej samej temperaturze zawiera więcej wilgoci, posiada również wyższą entalpię.

Kierunek przepływu wilgoci w wymienniku obrotowym sorpcyjnym-entalpicznym, jest zależny od pory roku.

w wymienniku sorpcyjnym - entalpicznym

w wymienniku kondensacyjnym
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, 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 wymienniku sorpcyjnym - entalpicznym

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 przykładzie wynosi blisko 80%.
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! Na wykresie przemiany powietrza dla okresu letniego, punkt N1 – świeże powietrze zewnętrzne, posiada wysoką zawartość wilgoci ~16 g/kg, powietrze wewnętrzne punkt W1 posiada zawartość wilgoci ~6,6 g/kg. W punkcie końcowym, który uzyskujemy po przemianach w wymienniku ciepła tj. N2 znajduje się ~8,5 g/kg. Oznacza to, że wymiennik ciepła pasywnie osuszył powietrze, a ilość wytrąconej wilgoci wynosi aż 7,5 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. W tym miejscu warto zwrócić uwagę na fakt, że sprawność pasywnego osuszania dla wymiennika obrotowego sorpcyjnego-entalpicznego w omawianym przykładzie wynosi blisko 80%, i jest to wartość o 10% większa w porównaniu z wymiennikiem przeciwprądowym.

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.
2. Wilgotność względna: 50%
3. Wilgotność bezwzględna: 13,2 g/kg
2. Wilgotność względna: 50%
3. Wilgotność bezwzględna: 9,3 g/kg
Chłodzenie budynków z wykorzystaniem powietrza w przypadku okresów o wysokiej temperaturze jest ciężkie, dlatego coraz częściej decydujemy się na zakup miejscowej klimatyzacji. Klimatyzatory, które są montowane w domach działają z wykorzystaniem powietrza obiegowego. Oznacza to, że pobierają powietrze z pomieszczenia, następnie je chłodzą i z powrotem wdmuchują. Intensywność pracy klimatyzatora, a co za tym idzie koszty eksploatacji, jest zależna od zysków ciepła w budynku, i z założenia, największy udział przypada na zyski od nasłonecznienia okien. Znaczący udział ma również wentylacja pomieszczeń czyli temperatura i wilgotność powietrza, które do nich doprowadzamy (zyski od wentylacji). Rekuperatory ze standardowymi wymiennikami przeciwprądowymi oraz obrotowymi, realizują proces odzysku chłodu, tj. wykorzystują chłód z domu do pasywnego chłodzenia powietrza, natomiast nie realizują procesu pasywnego osuszania powietrza. Oznacza to, że powietrze ma wysoką zawartość wilgoci, a klimatyzacja poza procesem chłodzenia musi je dodatkowo osuszyć.
TYP WYMIENNIKA | WYDATEK POWIETRZA m3/h |
TEMP. POWIETRZA PO ODZYSKU CHŁODU °C |
WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA POWIETRZA PO ODZYSKU CHŁODU % |
ENTALPIA POWIETRZA PO ODZYSKU CHŁODU kJ/kg |
DOCELOWA ENTALPIA POWIETRZA t=240C, RH = 50% kJ/kg |
MOC CHŁODNICZA DO PRZEPROWADZENIA PROCESU CHŁODZENIA POWIETRZA - kW |
---|---|---|---|---|---|---|
obrotowy sorpcyjny-entalpiczny | 600 | 25,1 | 52 | 51,56 | 47,77 | 0,76 |
obrotowy kondensacyjny | 600 | 25 | 67 | 59 | 47,77 | 2,26 |
przeciwprądowy entalpiczny | 600 | 25,4 | 52 | 52,35 | 47,77 | 0,92 |
przeciwprądowy | 600 | 24,7 | 67 | 58,08 | 47,77 | 2,07 |

TYP WYMIENNIKA | WYDATEK POWIETRZA m3/h |
MOC CHŁODNICZA DO PRZEPROWADZENIA PROCESU CHŁODZENIA POWIETRZA - kW |
POBÓR MOCY ELEKTRYCZNEJ KLIMATYZACJI O WYDAJNOŚCI NOMINALNEJ 2,7 KW DLA SCHŁODZENIA POWIETRZA NAWIEWANEGO - kW |
POBÓR MOCY - SEZON LETNI (30 DNI PO 12H) kW |
ROCZNY KOSZT NA CELE CHŁODZENIA (STAWKA 0,6212 zł/kW BRUTTO) |
---|---|---|---|---|---|
obrotowy sorpcyjny-entalpiczny | 600 | 0,76 | 0,1 | 36 | 22,36 |
obrotowy kondensacyjny | 600 | 2,26 | 0,6 | 216 | 134,18 |
przeciwprądowy entalpiczny |
600 | 0,92 | 0,6 | 72 | 44,73 |
przeciwprądowy | 600 | 2,07 | 0,5 | 180 | 111,82 |



Przy ujemnych temperaturach powietrze kumuluje w sobie bardzo mało pary wodnej. Przykładowo maksymalna ilość pary wodnej (100% wilgotność względna), którą jest w stanie skumulować powietrze przy temperaturze -10°C wynosi 1,6 g/kg.
Jak to więc jest, że powietrze w okresie zimowym jest suche a jednocześnie jego wilgotność względna wynosi 100%? Słowem klucz jest „względna”, ściśle uzależniona od temperatury. Jeżeli omawiane powietrze podgrzejemy do komfortowej temperatury 20°C, okaże się, że zawartość pary wodnej nie zmieni się, natomiast przez zmianę temperatury powietrze będzie mogło skumulować jej znacznie więcej. To wszystko sprawia, że powietrze zewnętrzne które wprowadzamy do domu i podgrzewamy przy omawianych parametrach będzie miało zaledwie 12% wilgotność względną.
Jak regulować wilgotność powietrza w okresie zimowym?
Najefektywniejszym i najekonomiczniejszym sposobem regulowania wilgotności powietrza w domu w okresie zimowym jest zastosowanie wymienników ciepła, które pasywnie nawilżają powietrze, nie generując przy tym dodatkowych kosztów.

Podstawowym sposobem radzenie sobie z dużą wilgotnością powietrza w domu w okresie letnim, jest czekanie na dni w których będzie niska wilgotność – i oczywiście nie jest to sarkazm. Drugim sposobem jest klimatyzowanie pomieszczeń co wymaga zakupienia klimatyzatora i opłacania niemałych rachunków za prąd potrzebny do jego pracy, co ważne im wyższa zawartość wilgoci w powietrzu tym więcej energii potrzebne do uzyskania komfortowych warunków w domu. Najekonomiczniejszym sposobem regulowania wilgotności powietrza w okresie letnim jest oczywiście zastosowanie wymienników ciepła, które robią to pasywnie.