Serce rekuperatora – rodzaje wymienników ciepła
Wymiennik ciepła jest sercem rekuperatora jego najważniejszą częścią. To tu zachodzi proces wymiany ciepła. W zimie odzyskujemy ciepło które wyrzucamy na zewnątrz i przekazujemy je do powietrza nawiewanego. Dzięki temu nie wychładzamy domu i znacząco zmniejszamy koszty potrzebne do ogrzewania. Natomiast w lecie możemy wspomóc klimatyzację w schłodzeniu pomieszczeń.
Podstawowe rodzaje wymienników ciepła w rekuperacji
Wymiennik obrotowy czy przeciwprądowy?
| Obrotowy II generacji Sorpcyjny-entalpiczny | Obrotowy kondensacyjny | Przeciwprądowy entalpiczny | Przeciwprądowy | |
|---|---|---|---|---|
| Chcesz w okresie zimowym budzić się wypoczęty bez wysuszonych śluzówek i oczu? | + + + | + | + + | Brak pasywnego nawilżania, ryzyko suchego powietrza |
| Masz dzieci lub osoby starsze w domu i chcesz w okresie zimowym dbać szczególnie o ich zdrowie i samopoczucie związane z odpowiednią wilgotnością w domu? | + + + | + | + + | Brak pasywnego nawilżania, ryzyko suchego powietrza |
| Patrzysz na urządzenie przez pryzmat kosztów użytkowania przez lata. | + + + | + + | + + | + |
| Niezależenie od ilości przebywających osób w domu chcesz maksymalnie odzyskiwać ciepło (brak spadku odzysku przy wzroście wydajności)? | + + | + + | + | + + + |
| Liczy się dla Ciebie tylko cena urządzenia bez patrzenia na inne aspekty. | + + | + + | + | + + + |
| Chcesz w zimie odzyskiwać maksymalnie dużo ciepła aby ograniczyć konieczność dogrzewania powietrza nagrzewnicą? | + + | + + | + + | + + + |
| Jesteś akwarystą i masz w domu duże akwarium lub inne źródło stałej wilgoci? | + | + | + | + + + |
| Chcesz ograniczyć wydatki na klimatyzację w lecie dzięki pasywnemu osuszaniu? | + + + | + | + + | Brak pasywnego osuszania |
| Nie masz klimatyzacji a chcesz się cieszyć dłużej powietrzem bez uczucia “parności” w okresach burzowych? | + + + | Brak pasywnego osuszania | + + | Brak pasywnego osuszania |
Najważniejsze z punktu widzenia Twojego komfortu parametry wymienników ciepła
1. Temperatura nawiewu
Sprawność temperaturowa wymiennika ciepła ma bezpośredni wpływ na temperaturę nawiewu.
Określa nam ile procent ciepła wymiennik jest w stanie odzyskać z powietrza wyrzucanego i przekazać do powietrza nawiewanego.
Sprawność temperaturowa
2. Wilgotność powietrza nawiewanego w zimie
W okresie zimowym dużym problemem jest suche powietrze. Pasywne
nawilżanie, wpływa na dostarczanie powietrza o większej wilgotności dzięki czemu poprawiamy komfort przebywania w domu. W wymienniku
przeciwprądowym proces odzysku wilgoci a więc i pasywnego nawilżania nie zachodzi.
Sprawność pasywnego nawilżania
Schemat ideowy pasywnego nawilżania w zimie
3. Wpływ na koszty klimatyzacji w lecie
W okresie letni wymienniki mogą również pasywnie osuszać powietrze
nawiewane, dzięki czemu wilgoć z powietrza zewnętrznego będzie przekazywana do powietrza wyrzutowego. Spowoduje to nawiew powietrza o
mniejszej wilgotności co będzie można odczuć w okresach burzowych. Osuszanie zachodzi wyłącznie w wymiennikach obrotowym II generacji
sorpcyjnym-entalpicznym oraz wymienniku przeciwprądowym entalpicznym. Dzięki temu klimatyzacja nie musi już osuszać powietrza zanim je
schłodzi - oszczędzamy nawet do 30% kosztów potrzebnych na klimatyzację. W wymienniku obrotowym i przeciwprądowym proces osuszania nie
zachodzi.
Sprawność pasywnego osuszania
Schemat ideowy pasywnego osuszania w lecie
Zobacz podsumowanie na liczbach
Dla lepszego zobrazowania jak powyższe dane wpływają na parametry powietrza nawiewanego, poniżej tabela dla warunków zimowych. W ostatniej kolumnie pokazujemy końcową wilgotność po odzysku ciepła i podgrzaniu powietrza do temperatury nawiewu 20°C.
Założenia
Parametry powietrza zewnętrznego – T zew = 0°C i wilgotność = 100% Parametry powietrza usuwanego z domu
– T wew = 22°C i wilgotność = 40%
| Temperatura za wymiennikiem [°C] |
Wilgotność za wymiennikiem [%] |
Wilgotność po podgrzaniu do temperatury 20°C [%] |
|
|---|---|---|---|
| Obrotowy II gen. sorpcyjny-entalpiczny | 18,9 | 46 | 43 |
| Obrotowy kondensacyjny | 18,9 | 32 | 31,1 |
| Przeciwprądowy | 19,9 | 26 | 25,8 |
| Przeciwprądowy entalpiczny | 17,5 | 47 | 40,2 |
Jak widzimy, w wymienniku obrotowym II generacji sorpcyjnym-entalpicznym odzyskujemy największą ilość wilgoci, natomiast powietrze o najmniejszej zawartości wilgoci uzyskamy w wymienniku przeciwprądowym kondensacyjnym.
Poniżej w pigułce zestawienie głównych informacji technicznych o wymiennikach ciepła
| Obrotowy II generacji Sorpcyjny-entalpiczny | Obrotowy kondensacyjny | Przeciwprądowy | Przeciwprądowy entalpiczny | |
|---|---|---|---|---|
| Odzysk ciepła | 86% | 86% | 96% | 86% |
| Spadek odzysku ciepła wraz ze wzrostem wydatku | Niewielki | Niewielki | Niewielki | Znaczący |
| Odzysk wilgoci zimą | 90% | 50% | Brak funkcji | 80% |
| Osuszanie pasywne latem | 90% | Brak funkcji | Brak funkcji | 70% |
| Temperatura zamarzania | Poniżej -25°C | Poniżej -15°C | Poniżej 0°C | Poniżej -8°C |
| Mieszanie strumieni | 0,1–2,5% | 0,1–2,5% | Do 1,5% | Do 1,5% |
| Zabezpieczenie antryzamrożeniowe | Niewymagane | Niewymagane | Nagrzewnica eletryczna | Nagrzewnica eletryczna |
| Dogrzanie do temperatury komfortu | Nagrzewnica wtórna | Nagrzewnica wtórna | Niewymagane | Nagrzewnica wtórna |
| Odprowadzenie skroplin | Niewymagane | Niewymagane | Wymagane + syfon | Wymagane + syfon |
| Napęd wymiennika | Silnik wolnoobrotowy | Silnik wolnoobrotowy | Niewymagane | Niewymagane |
Budowa wymienników ciepła
Każdy z wymienników charakteryzuje się unikalnymi właściwościami konstrukcyjnymi oraz sposobem działania, co przekłada się na ich różnorodne zastosowanie w zależności od wymagań technicznych i warunków eksploatacyjnych.
Budowa i zasada działania obrotowych wymienników ciepła
Wymiennik obrotowy wykonany jest z aluminiowych arkuszy blachy płaskiej i karbowanej układanej naprzemiennie dzięki czemu uzyskujemy kanaliki którymi przepływa powietrza. Odzysk ciepła polega na nagrzaniu przepływającym powietrzem części wymiennika. Następnie ta sama część obraca się i przechodzi w strumień powietrza zimnego, gdzie oddaje ciepło zwiększając temperaturę nawiewu. Za obracanie się wymiennika odpowiada silnik elektryczny. Pasywne nawilżanie/osuszanie w wymienniku obrotowym można uzyskać dzięki pokryciu wymiennika warstwą zeolitu która adsorbuje cząsteczki wody.
Standardowy wymiennik obrotowy
Sorpcyjny-entalpiczny wymiennik obrotowy
ZEOLIT – poznaj budowę i zasadę działania powłoki zeolitowej w WYMIENNIKU OBROTOWYM SORPCYJNYM-ENTALPICZNYM KOMFOVENT
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).
Rys 1. Schemat ideowy struktury zeolitowej.
Zeolit w wymienniku ciepła – higieniczne rozwiązanie!
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!
Rys. 2 Schemat ideowy struktury powłoki zeolitowej z wymiarami cząstek.
Budowa i zasada działania wymienników przeciwprądowych
Wymiennik przeciwprądowy składa się z płyt wykonanych najczęściej z tworzywa sztucznego tworząc kanaliki którymi w przeciwnych kierunkach przepływa powietrze świeże i zużyte. Dzięki temu powietrze nawiewane może być podgrzane do temperatury bardzo zbliżonej do temperatury powietrza wywiewanego.
Podsumowując, każdy wymiennik ma swoje mocne i słabe strony a decyzja o wyborze konkretnego rozwiązania należy do inwestora. Należy pamiętać aby zakup rekuperatora z konkretnym wymiennikiem zrobić świadomie, w zależności od swoich potrzeb gdyż jest to inwestycja na długie lata.