5. Wymiennik ciepła w centralach wentylacyjnych: krzyżowy, przeciwprądowy i obrotowy?

 

Centrale wentylacyjne zwane inaczej rekuperatorami to zaawansowane urządzenia wentylacyjne, które znajdują swoje zastosowanie zarówno w domkach jednorodzinnych jaki i w dużych halach przemysłowych. Pojęcie rekuperacji co do definicji to proces odzysku energii termicznej z gazów wylotowych w celu dalszego jej wykorzystania. Takie zadanie spełniają właśnie centrale wentylacyjne oprócz mechanicznej wentylacji pomieszczeń ich głównym zadaniem jest odzyskiwanie ciepła z powietrza wyciąganego z pomieszczenia i oddawanie energii chłodnemu powietrzu, które jest wtłaczane do pomieszczenia. Urządzenie odpowiedzialne za wymianę energii termicznej to właśnie przedstawiony w postawionym w temacie pytaniu wymiennik ciepła. Wyróżniamy 3 rodzaje wymienników ciepła, co postaram się jasno omówić poniżej:

Ryc1. Schemat wentylacji z rekuperatorem

Wymiennik krzyżowy


Wymienniki krzyżowe są dziś najczęściej stosowane ze względu na stosunkowo niskie koszty ich produkcji oraz brak konieczności doprowadzania energii zewnętrznej do ich pracy.
Zaletą tego rozwiązania jest rozdzielenie strumieni powietrza nawiewanego i usuwanego, wadą – podatność na szronienie już przy temperaturze poniżej -5°C. Proces szronienia może doprowadzić do zupełnego ustania przepływu powietrza usuwanego z budynku przez zatkany szronem wymiennik. Aby tego uniknąć, stosuje się obejście (by-pass) ograniczające ilość świeżego powietrza przepływającego przez wymiennik ciepła.
Zamiast obejścia można zainstalować nagrzewnicę wstępną powietrza świeżego, która będzie je podgrzewała do temperatury wyższej niż ta, w której występuje szronienie. Takie rozwiązanie zmniejsza jednak odzysk ciepła z powietrza usuwanego, dlatego sprawność odzysku ciepła w wymiennikach krzyżowych sięga 60%. Montowane są również termostaty, wyhamowujące pracę wentylatora nawiewnego do momentu ogrzania wymiennika, kiedy to wentylator zostaje załączony i układ wraca do normalnej pracy. Łącząc szeregowo dwa wymienniki, można uzyskać jej zwiększenie do ponad 80%.

Centrala rekuperacyjna pozioma VUT H mini

Centrala wentylacyjna pionowa VUT V mini

Wszystkie dostępne centrale wentylacyjne

 

Ryc 2. Krzyżowy wymiennik ciepła schemat

Wymiennik przeciwprądowy


Wymienniki przeciwprądowe odzyskują ciepło ze sprawnością sięgającą 85%. Ich zaletą w stosunku do krzyżowych jest obniżenie temperatury, w której występuje szronienie i zatykanie się wymiennika.
Wymiennik przeciwprądowy jest droższy, ale coraz chętniej stosowany w domach jednorodzinnych. Ciągłe udoskonalanie konstrukcji wymiennika w celu eliminacji zjawiska szronienia doprowadziło do powstania wymienników przeciwprądowych spiralnych. Mają one większą powierzchnię czynną w stosunku do zwykłego wymiennika przeciwprądowego.

 Ryc 3. Przeciwprądowy wymiennik ciepła zasada działania

Wymiennik obrotowy


Wymienniki obrotowe są rzadziej stosowane ze względu na wyższą cenę. Ta jednak systematycznie zbliża się do ceny wymienników przeciwprądowych.
W obudowie typowego wymiennika obrotowego obraca się wirnik z masą akumulującą ciepło. Mogą ją stanowić płyty miliporowe i folia aluminiowa tworzące sieć kanalików do przepływu powietrza. Przez połowę wymiennika przepływa powietrze usuwane, powodując jego ogrzanie, przez drugą powietrze świeże, które ma się ogrzać. Największą zaletą wymiennika obrotowego jest jego sprawność dochodząca do 90%. Konstrukcja pozwala na odzysk nawiewanemunie tylko ciepła, ale także wilgoci.
Gdy wymiennik zostanie pokryty substancją higroskopijną, w zimie będzie odbierał wilgoć z powietrza usuwanego i przekazywał ją świeżemu, które po podgrzaniu jest przesuszone. Aby uniknąć szronienia na powierzchni wymiennika, wystarczy zmienić jego prędkość obrotową.

 

Ryc 4. Obrotowy wymiennik ciepła schemat