Analizując zapotrzebowanie na energię cieplną, największa jej część niemal zawsze jest dostarczona dla celów podgrzania powietrza wentylacyjnego. W celu ograniczenia kosztów można zastosować wymienniki ciepła, które pozwolą odzyskać energię odnawialną.

Wymienniki ciepła występujące w układach wentylacji można podzielić na dwie grupy:

  • wykorzystujące energię gruntu,
  • wykorzystujące energię z powietrza odpadowego.

Rozwiązaniem, które pośrednio łączy obie te grupy w wentylacji, jest pompa ciepła.

Wymienniki krzyżowe zbudowane są z cienkich płyt wykonanych z aluminium lub z tworzywa, tworzących odseparowane kanały nawiewu i wywiewu.

Strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego, nie stykając się ze sobą, przepływają przez wymiennik prostopadle do siebie. Odzysk ciepła za pomocą tego wymiennika nie wymaga dostarczania energii z zewnątrz i polega na odbiorze ciepła przez strumień powietrza zimnego od płyt nagrzanych przez strumień powietrza ciepłego. Wymiennik opcjonalnie wyposażony jest w przepustnicę obejściową (by-pass), która zabezpiecza wymiennik przed szronieniem przy bardzo niskich temperaturach powietrza świeżego poprzez ominięcie wymiennika przez część powietrza zewnętrznego. Umożliwia w okresie letnim ograniczenie lub odcięcie odzysku ciepła.

Wymienniki przeciwprądowe są bardziej rozbudowane w stosunku do wymienników krzyżowych, przy czym zasada działania i detale wykonania są podobne. Zwiększona powierzchnia wymiany ciepła wpływa na większą sprawność temperaturową w stosunku do wymienników krzyżowych i sięga powyżej 90%. Wymienniki zyskały dużą popularność zwłaszcza w małych centralkach dedykowanych dla domów i niewielkich obiektów użytkowych. Przy dużych wydatkach powietrza są rzadziej stosowane.

Wymienniki entalpiczne są zwykle zbudowane z celulozy, która umożliwia przepływ energii w postaci ciepła utajonego, tj. wilgoci między powietrzem nawiewanym i wywiewanym. Para wodna z wilgotnego powietrza odprowadzanego ulega „skropleniu“ i zostaje wchłonięta przez membranę, a następnie przekazana do powietrza nawiewanego.

Odzysk ciepła za pomocą wymiennika obrotowego wykorzystuje zjawisko akumulowania energii w materiale wymiennika. Strumień ciepłego powietrza, przepływając przez wymiennik, nagrzewa go, a strumień zimnego powietrza odbiera ciepło z wymiennika. Budowa i sposób działania wymiennika obrotowego powoduje możliwość występowania podmieszania strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego, dlatego należy mieć na uwadze, że nie we wszystkich układach ten odzysk może znaleźć zastosowanie, przy czym podmieszanie można zminimalizować, zachowując odpowiedni układ ciśnień w centrali. Na wymienniku obrotowym uzyskuje się wysoką sprawność odzysku ciepła. Wymiennik obrotowy zbudowany jest z nawiniętej na oś obrotu folii aluminiowej karbowanej i płaskiej, na przemian tworzącej kanały przepływu powietrza. Silnik napędowy może być o stałej lub zmiennej prędkości obrotowej. Napęd przekazywany jest z silnika na wymiennik poprzez pas napędowy. Wymiennik może by wykonany w wersji standardowej – niehigroskopijnej, przy czym w normalnych warunkach może dojść do odzysku wilgoci.

Jednak dla uzyskania wyższej sprawności i odzysku wilgoci rotor wymiennika pokrywa się powłoką higroskopijną lub absorpcyjną. Możliwe jest wtedy odzyskiwanie nie tylko ciepła jawnego, ale i utajonego (ciepła parowania wilgoci zawartej w powietrzu). Płynne sterowanie obrotami wirnika może być wykorzystane do optymalizacji sprawności odzysku lub może zabezpieczać wirnik przed zamarznięciem.

Wymiennik typu rurka ciepła zbudowany jest z obustronnie zaślepionych rurek miedzianych,  wypełnionych czynnikiem chłodniczym, na które nałożone są lamele aluminiowe w celu intensyfikacji wymiany ciepła. Zasada działania tego odzysku ciepła wykorzystuje zjawisko parowania i skraplania czynnika. Obudowa rurki ciepła dzieli go na dwa sektory. W dolnym sektorze następuje odbiór ciepła ze strumienia powietrza wywiewanego w wyniku parowania ciekłego czynnika chłodniczego. Natomiast w części górnym ciepło przekazywane jest do strumienia powietrza nawiewanego w wyniku skraplania się par czynnika chłodniczego.

W skład układu odzysku glikolowego wchodzą dwa wymienniki:

  • chłodnica (zlokalizowana w strumieniu powietrza wywiewanego),
  • nagrzewnica (zlokalizowana w strumieniu powietrza nawiewanego).

Wymienniki połączone są ze sobą systemem rurociągów wypełnionych cieczą pośredniczącą (najczęściej roztwór 30-40% glikolu).

Wymienniki wykonane są najczęściej z miedzianych wężownic, na których osadzone są aluminiowe lamele. W tym rozwiązaniu układy (nawiewny i wywiewny) są całkowicie oddzielone. Możliwa jest również współpraca kilku central nawiewnych i wywiewnych jednocześnie.

Pompa ciepła jest urządzeniem o takiej samej konstrukcji jak urządzenie chłodnicze. Główne elementy, z których składa się urządzenie to wymienniki ciepła umieszczone w strumieniach powietrza (nawiewanym, wywiewanym), sprężarka i zawór rozprężny.

Wersje urządzenia wg pełnionej funkcji:

  • pompa ciepła – ogrzewanie powietrza nawiewanego (chłodnica umieszczona na wywiewie, a skraplacz na nawiewie),
  • rewersyjna pompa ciepła – ogrzewanie powietrza nawiewanego w sezonie grzewczym, chłodzenie w okresie letnim (wymienniki zmieniają swoją funkcję w zależności od trybu pracy: wymiennik będący chłodnicą w okresie letnim staje się nagrzewnicą/skraplaczem w okresie zimowym, wymiennik pełniący funkcję skraplacza na wywiewie w okresie letnim staje się parowaczem w okresie zimowym).

Pompa ciepła ma za zadanie odzyskać ciepło z powietrza wywiewanego i przekazać go do powietrza nawiewanego. Do powietrza nawiewanego oddawana jest również energia sprężania czynnika chłodniczego dostarczona do silnika sprężarki.

Pompa ciepła, w odróżnieniu od pozostałych sposobów odzysku ciepła, może być wykorzystana do odzysku ciepła nawet przy braku różnicy temperatur między powietrzem nawiewanym a wywiewanym.

Najprostszym i najtańszym sposobem odzysku ciepła jest recyrkulacja, czyli bezpośrednie powtórne wykorzystanie powietrza wcześniej ogrzanego. Powietrze wywiewane z pomieszczeń wentylowanych jest zawracane, a następnie mieszane z powietrzem świeżym i nawiewane do pomieszczeń. Nie należy jej stosować, gdy w powietrzu wywiewnym znajdują się substancje szkodliwe, wybuchowe, szkodliwe  itp.

Sławomir Mencel

Prenumerata Magazynu Instalatora

2 myśli na temat “ABC wentylacji. Wymienniki ciepła

  • 30 sierpnia 2016 o 06:13
    Permalink

    Witam potrzebuje jednostkę z wymiennikiem krzyżowym na 200 metrów domu

    Odpowiedz
  • 30 sierpnia 2016 o 22:17
    Permalink

    Witam

    proponuję urządzenie o wydajności na poziomie 400-500 m3/h. Dokładne obliczenia powinien wykonać instalator lub projektant, który będzie realizował system z uwzględnieniem szczegółowych parametrów budynku.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij