Napjainkban, amikor a hatékony energiafelhasználás egyre inkább előtérbe kerül, egyre népszerűbbek a hővisszanyerős hővisszanyerős egységek, mint hatékony eszköz az épületek energiahatékonyságának javítására. E fejlett szellőzőrendszerek kulcselemei a hőcserélők, közismert nevén rekuperátorok. Milyen típusú hőcserélőket használnak a hővisszanyerő egységekben, és miben különböznek egymástól? Ebből a cikkből megtudhatja!
Nézze meg a rekuperátorokat az Onninen nagykereskedésében
Hogyan alkalmazzák a hővisszanyerő rendszert családi házakban?
A " rekuperátor " szót már évek óta használják a mindennapi nyelvben. Mit jelent valójában ez a kifejezés? A hővisszanyerős szellőztető berendezést rekuperátornak nevezzük. Kezdetben több tízezer, majd több ezer m3/h légkapacitású nagy szellőzőberendezésekben alkalmazták a hővisszanyerőt. A jogi rendelkezések sorra csökkentették ezt az értéket. Az infrastrukturális miniszter hatályos „Az épületek műszaki feltételeiről és elhelyezésükről” szóló rendelete szerint az elszívott levegő hővisszanyerésére szolgáló berendezéseket 500 m3/h és azt meghaladó teljesítményű gépi szellőztetésben kell alkalmazni.
A hővisszanyerő berendezés hőmérsékleti hatásfokának legalább 50%-nak kell lennie. Nemcsak a hatályos jogszabályi előírások járultak hozzá azonban ahhoz, hogy az elmúlt években megnőtt az érdeklődés a lakóházak hőhasznosítása iránt. Gyakran előfordul, hogy a légkezelő egység hatékonysága otthon nem haladja meg az 500 m3/h-t. Az emberek egyre inkább tudatában vannak annak, hogy mennyire fontos a mindennapi belélegzett levegő minősége, ami ennek következtében hozzájárult a családi házak gépi szellőztetésének népszerűsítéséhez.
Milyen szerepet játszik a hőcserélő a rekuperátorban?
A rekuperátor (hővisszanyerő egység) a következő elemekből áll:
- Hőcserélő
- Ellátó ventilátor
- Kipufogó ventilátor
- Levegőszűrő
- Kipufogó szűrő
- Érzékelők
- Elektromos fűtés
- Kitérő
- Obodowa
A hővisszanyerő egységben található legfontosabb komponensre, nevezetesen a hőcserélőre összpontosítunk. Nyugodtan kijelenthetjük, hogy ez a készülék szíve. A hőcserélő hőt cserél az elszívott levegőből (a helyiségekből) a befúvó levegőre (kívülről). Ennek köszönhetően az elszívott levegővel nem veszítünk el minden hőt (ami a tipikus gravitációs szellőztetésnél fordul elő), és ennek nagy része visszanyerhető. Ez energiát takarít meg, amelyet a szellőztetéshez szükséges levegő fűtésére kellene fordítani.
A hővisszanyerési folyamatot kísérő fontos téma a nedvességvisszanyerés, illetve annak hiánya. A helyiség levegő páratartalmának kérdése gyakran nem kap prioritást a megfelelő készülék kiválasztásakor. A levegő páratartalma az élet számos aspektusát meghatározza, és úgy tűnik, ez az egyik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a mindennapi élet kényelmét. A levegő páratartalma közvetlenül befolyásolja közérzetünket, egészségügyi problémáinkat, a gombák és baktériumok fejlődését, a vírusok átvitelét és az építőanyagok tartósságát. Ezért az alábbiakban részletesen tárgyalt hőcserélő típusokat is ebből a szempontból ismertetjük.
A hővisszanyerő egységekben használt hőcserélők felosztása és típusai
A hővisszanyerős légkezelő berendezésekben központi helyet foglalnak el a hőcserélők, amelyek kulcsszerepet játszanak a rendszer hatékony működésében. Ők felelősek a hő továbbításáért az elszívott levegőből a befújt levegőbe, ami hozzájárul az energiaveszteségek minimalizálásához és a teljes szellőztetési folyamat hatékonyságának növeléséhez. A hővisszanyerő légkezelő egységekben sokféle hőcserélőt használnak, amelyek mindegyike egyedi jellemzőkkel és alkalmazásokkal rendelkezik. Mitől tűnnek ki?
Lemezcserélők
A lemezcserélők vékony acélból, alumíniumból, műanyagból vagy entalpia (nedvességvisszanyerő) hőcserélők esetén speciális membránból készülnek. Az említett lemezek egymástól elválasztott levegő bevezető és elszívó csatornákat hoznak létre. A levegőáramok nem érintkeznek egymással, miközben átfolynak a hőcserélőn. Ekkor következik be a rekuperáció, azaz a hővisszanyerés jelensége. A meleg levegőáram (a szobákból elszívva) felmelegíti a hőcserélő lemezeket, míg a hideg levegőáram (külről táplálva) kapja a hőt a fűtött lemezektől. Télen a befújt és az elszívott levegő hőmérsékletkülönbsége miatt a hőcserélő felületén lecsapódik a nedvesség.
A lecsapódott kondenzátum a csepegtetőtálcába kerül, és a felesleg részben lefagy, elzárva a levegő átáramlását. Ezt a folyamatot közismerten hőcserélő fagyosnak nevezik. Fagyálló védelmet kell alkalmazni, ha a külső hőmérséklet -4 °C alatt van. A lemezcserélős légkezelő egységek biztonsági rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek egy üres kamra, a hőcserélő mellett elhelyezett csappantyúval (általános nevén by-pass), elektromos előfűtővel vagy a ventilátorok működését szabályozó algoritmusokkal vannak felszerelve. A légáramlás módjától függően a lemezcserélők keresztáramúra vagy ellenáramúra oszthatók.
Nézze meg a rekuperátorokat az Onninen nagykereskedésében
Keresztáramú hőcserélő
A keresztáramú hőcserélő úgy van megépítve, hogy a befúvó és a kipufogó áramok légcsatornái merőlegesek legyenek egymásra. Úgy tűnik, mintha a légáramlatok keresztezik egymást (innen a név). Valójában külön csatornákon futnak. A légáramok viszonylag rövid érintkezési ideje miatt a keresztáramú hőcserélők hatásfoka alacsonyabb, mint az ellenáramú hőcserélőké, és 50-75% között mozog. A keresztáramú hőcserélők a leginkább érzékenyek a fagyra. Előnyük kétségtelenül az egyszerűség, ami kedvező árban nyilvánul meg.
Ellenáramú hőcserélő
Az ellenáramú hőcserélő bonyolultabb, mint a keresztáramú hőcserélő. Ez a továbbfejlesztett változata. Az alapvető különbség az, hogy a hőcserélő középső részében a befúvó és az elszívó csatorna egymással párhuzamosan fut. A patakok ellentétes irányban áramlanak. Ennek köszönhetően a hőcserélő utolsó szakaszán áthaladó hideg levegőt a legmelegebb elszívott levegő melegíti fel. Az ellenáramú hőcserélős rekuperátorokat nagyobb hatásfok jellemzi, mint a keresztáramú hőcserélővel felszerelteket. Hatékonyságuk eléri a 90%-ot. Kevésbé érzékenyek a fagyra, de a készüléken számos védelem található, amelyek célja a hőcserélő leolvasztása télen, amikor a vízgőz folyamatosan kondenzálódik. Felépítésükből adódóan drágábbak, mint a keresztáramú hőcserélők.
Kondenzációs ellenáramú hőcserélő
Az ellenáramú hőcserélőt, amely visszafordíthatatlanul eltávolítja a kondenzátumot a levegő keringéséből, kondenzációs ellenáramú hőcserélőnek nevezzük. Ami lehet előnye és hátránya is. A háztartási tagok által termelt vízgőz-nyereség általában nem elegendő a gépi szellőztetés folyamatos működéséből adódó veszteségek fedezésére. Ezért télen a levegő kiszárad, ami jelentősen befolyásolja a használat kényelmét. Esős és átmeneti időszakokban viszont egy ilyen hőcserélő jelenléte lehetővé teszi az épület levegőjének szárítását.
Új épületek használatának kezdetén is hasznos, amikor még nedvesség halmozódik fel a vakolatokban és az esztrichekben. Ezen a ponton ésszerű lenne megfontolni egy befúvott levegő párásító használatát. Népszerűségük azonban a lengyel piacon alacsony. Azok a gyártók, akik párásítót kínálnak, gyakran úgy alakítják át, hogy csak a saját gyártásuknak megfelelő vezérlőpanellel működjenek. Pusztán kereskedelmi szempontból pedig nehéz őket hibáztatni.
Entalpia hőcserélő
Az entalpia és a kondenzációs ellenáramú hőcserélő közötti különbség a lemezek felépítéséhez használt anyag. Az entalpia ellenáramú hőcserélő esetében a lemezek polimer membránból készülnek, amely olyan, mint egy szűrő, amely lehetővé teszi a vízgőz átvitelét. A hővisszanyerés és a részleges nedvességvisszanyerés egy ilyen hőcserélőn keresztül történik.
Az entalpiacserélők további előnye a nagyobb működési tartomány, további fagyálló védelem alkalmazása nélkül (-8°C-ig működik). Az ilyen hőcserélőkkel felszerelt légkezelő berendezések azonban a fent említett biztonsági rendszerekkel vannak felszerelve. A nedvesség visszanyerése télen tanácsos, és megoldja a száraz levegő problémáját. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy az említett gyógyulás nyáron is megtörténhet. A beltéri levegő páratartalmának ekkor magasabbnak kell lennie, mint a kültéri levegő páratartalmának.
Ellenáramú spirálcserélők
Érdemes megemlíteni, hogy vannak ellenáramú spirál hőcserélők. Az ilyen hőcserélő kialakítását szabadalmi igénypont védi. Ez egy egyedülálló megoldás, amelyet az egyik lengyel cég valósított meg. A hőcserélő alumínium fóliából és spirálisan hengerelt horganyzott fémlemezből készül és henger alakú. A hőcserélő szerkezetileg két független térre van felosztva: befúvó és elszívott levegő.
Mindkét teret tömítés választja el, biztosítva a pontos elválasztást, amely lehetővé teszi a hő visszanyerését az elszívott levegőből anélkül, hogy az keveredne a befújt levegővel. A hőcserélő spirális kialakítása miatt a levegő körben, ellenáramban és részben keresztben áramlik. A nagy hőcserélő felület és a hosszú légáramlási út a hőcserélőt fagyállóvá teszi, hatásfoka 1:1 arányú befújt levegő-elszívott levegő mennyiség mellett meghaladja a 85%-ot.
A nagy fagyállóság különbözteti meg a rekuperátorokat ezzel a megoldással, és lehetővé teszi, hogy a frisslevegő-bemenetnél védőfűtőelemek nélkül, illetve más ilyen típusú készülékekhez szükséges leolvasztórendszerek nélkül is használhatók. Nem kell előmelegítőt használni a hőcserélő fagy elleni védelmére alacsony hőmérsékleten, ami egész évben mérhető megtakarítást eredményez.
Rotációs kondenzációs hőcserélő
A kondenzációs forgó hőcserélő speciális hengerre (dobra) feltekercselt, felváltva elrendezett hullámos és lapos alumíniumlemezekből készül. A fémlemez csatornákat hoz létre, amelyeken keresztül a befúvó és elszívott levegőáramok felváltva áramlanak a helyiségekből. A hőcserélő köré egy hajtószíj van feltekerve, amely a motor által hajtva mozgásba hozza a görgőt (saját tengelye körül forog). A forgás során az energia-visszanyerés a regenerációs folyamat alapján történik.
A regenerációs folyamat sajátossága, hogy a belső és külső légáramok a hőcserélő (keverék) azonos felületével érintkeznek, aminek köszönhetően hővisszanyerés és részleges nedvességvisszanyerés lehetséges. Télen, amikor a külső levegő hőmérséklete alacsony, a helyiségekből elszívott levegő a harmatpont alatti hőmérsékletre hűl le, ami páralecsapódáshoz vezet. A víz a csatornákban leülepedik, majd a hőcserélő forgása következtében a külső levegő hideg környezetébe kerül.
A külső levegő felmelegszik, és a kondenzátum egy része elpárolog, és visszakerül a keringésbe, így részben párásítja a friss levegőt. A folyamat megszakítás nélkül folytatódik, és a kondenzátumnak nincs elég ideje megfagyni. Itt mutatkozik meg a forgó hőcserélők előnye: nagyon alacsony külső hőmérsékleten (-30°C) képesek működni anélkül, hogy fagyálló védelmet kellene alkalmazniuk. Hátránya a mechanikai alkatrészektől való függés (motor, hajtószíj stb.) és a többlet energiafogyasztás (kiegészítő tápellátás szükségessége).
Szorpciós forgó hőcserélő
A szorpciós forgó hőcserélő nem más, mint egy további higroszkópos anyaggal felszerelt kondenzációs hőcserélő, amely lehetővé teszi a vízgőz elnyelését a levegőből. Egy ilyen hőcserélő a nedvesség akár 90%-át is képes visszanyerni az elszívott levegőből. A levegőből a vízgőz felszívódása télen és nyáron is megtörténik, és nem a kondenzáció jelenségén alapul. Az ilyen típusú hőcserélő alkalmazása jól működik alacsony páratartalmú helyiségekben, és egy másik hőcserélő (kondenzációs forgó vagy entalpia ellenáramú) bevezetése nem hozna kielégítő eredményt a túl alacsony nedvességvisszanyerés miatt.
Mit kell figyelembe venni a rekuperátor kiválasztásakor?
A rekuperátor kiválasztását meg kell előznie a szellőztetett helyiségeket használók igényeinek alapvető elemzése. Egy irodahelyiséghez máshogy választunk készüléket, mint egy lakóházhoz. Családi és többlakásos épületeknél mindig figyelembe kell venni, hogy minden család más, más és más a szokásai, működési módja, ami szorosan összefügg a nedvességnyereség keletkezésével. A megfelelő energia-visszanyerő megoldás kiválasztásakor kulcsfontosságú szempont a nedvességnövekedés.