A mai világban, amikor az energia hatékony felhasználása prioritássá válik, a hővisszanyerő egységek egyre népszerűbbek, mint az épületek energiahatékonyságának javítására szolgáló hatékony eszközök. Ezeknek a fejlett szellőztető rendszereknek a kulcselemei a hőcserélők, amelyeket általában rekuperátoroknak neveznek. Milyen típusú hőcserélőket használnak a hővisszanyerő egységekben, és miben különböznek egymástól? Tudja meg ebből a cikkből!
Nézze meg az Onninen nagykereskedő hővisszanyerőit
Hogyan használták a hővisszanyerős rendszert családi házakban?
A köznyelvben a " hővisszanyerő " szót már évek óta használják. Mit is jelent ez a kifejezés? A hővisszanyerő egy hővisszanyerős szellőztetőberendezés. Kezdetben a hővisszanyerést nagy, több tízezer, majd több ezer m3/h légkapacitású szellőztetőberendezésekben alkalmazták. A jogi szabályozás fokozatosan csökkentette ezt az értéket. Az infrastrukturális miniszter jelenlegi, "Az épületekre és azok elhelyezésére vonatkozó műszaki feltételekről" szóló rendelete szerint az elszívott levegőből hőt visszanyerő berendezéseket 500 m3/h vagy nagyobb légkapacitású gépi szellőztetés esetén kell használni.
A hővisszanyerő berendezés hőhatásfokának legalább 50%-nak kell lennie. Mindazonáltal nem csak a jelenlegi jogszabályok járultak hozzá a hővisszanyerő rendszerek iránti növekvő érdeklődéshez a lakóépületekben az elmúlt években. Gyakran a központi egység hatásfoka egy otthonban nem haladja meg az 500 m3/h-t. Az emberek egyre inkább tudatában vannak a naponta belélegzett levegő minőségének, ami következésképpen hozzájárult a gépi szellőztetés elterjedéséhez a családi házakban.
Mi a szerepe a hőcserélőnek egy rekuperátorban?
A hővisszanyerő (rekuperátor) a következő elemekből áll:
- hőcserélő
- Befúvó ventilátor
- Elszívó ventilátor
- Légszűrő
- Kipufogó szűrő
- érzékelők
- Elektromos fűtőberendezés
- Kitérő
- Ház
A hővisszanyerő egység legfontosabb alkatrészére, nevezetesen a hőcserélőre fogunk összpontosítani. Biztonsággal kijelenthető, hogy ez a készülék lelke. A hőcserélő az, ahol a hő a helyiségekből elszívott levegőből a befújt levegőbe (kintről) cserélődik. Ennek köszönhetően nem veszítjük el az összes hőt az elszívott levegővel (ami a tipikus gravitációs szellőztetésnél történik), és annak nagy része visszanyerhető. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy energiát takarítsunk meg, amelyet a szellőztetéshez szükséges levegő melegítésére kellene fordítanunk.
A hővisszanyerési folyamat egyik fontos témája a nedvességvisszanyerés, vagyis annak hiánya. A helyiség páratartalmának kérdése gyakran nem élvez kiemelt fontosságot a megfelelő eszköz kiválasztásakor. A páratartalom az élet számos aspektusát meghatározza, és úgy tűnik, hogy az egyik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a mindennapi kényelmet. A páratartalom közvetlenül befolyásolja közérzetünket, egészségügyi problémáinkat, gombák és baktériumok szaporodását, vírusok terjedését vagy az építőanyagok tartósságát. Ezért az alábbiakban részletesen tárgyalt hőcserélőtípusokat is ennek a szempontnak a figyelembevételével ismertetjük.
A hővisszanyerő egységekben használt hőcserélők felosztása és típusai
A hővisszanyerős szellőztetőberendezésekben a hőcserélők központi helyet foglalnak el, kulcsszerepet játszanak a rendszer hatékony működésében. Feladatuk a hő átadása a kifújt levegőből a befújt levegőbe, ami segít minimalizálni az energiaveszteséget és növelni a teljes szellőztetési folyamat hatékonyságát. A hővisszanyerős szellőztetőberendezésekben számos típusú hőcserélőt használnak, amelyek mindegyikének egyedi tulajdonságai és alkalmazásai vannak. Mi teszi őket különlegessé?
Lemezes hőcserélők
A lemezes hőcserélők vékony lemezekből készülnek, amelyek acélból, alumíniumból, műanyagból vagy speciális membránból készülnek az entalpia hőcserélők (nedvességvisszanyerők) esetében. A fent említett lemezek egymástól elszigetelt be- és elszívó csatornákat hoznak létre. A légáramok nem érintkeznek egymással, miközben áthaladnak a hőcserélőn. Ekkor történik meg a hővisszanyerés , vagyis a hővisszanyerés jelensége. A meleg levegő áramlása (a helyiségekből elszívott) felmelegíti a hőcserélő lemezeit, míg a hideg levegő áramlása (kívülről befújt) elnyeli a hőt a felmelegített lemezektől. Télen a nedvesség lecsapódik a hőcserélő felületén a be- és elszívott levegő hőmérséklete közötti különbség miatt.
A lecsapódott kondenzátumot egy csepptálcába vezetik, ahol a feleslege részben megfagy, elzárva azokat a rést, amelyeken a levegő áramlik. Ezt a folyamatot közismert nevén hőcserélő deresedésnek nevezik. -4 °C-nál alacsonyabb külső hőmérséklet esetén fagyvédelmet kell alkalmazni. A lemezes hőcserélővel ellátott szellőztetőberendezések védelmi rendszerekkel vannak felszerelve, amelyek lehetnek egy üres kamra és egy zsalu, amely a hőcserélő mellett található (általában by-passnak nevezik), egy elektromos előmelegítő vagy a ventilátorok működését szabályozó algoritmusok. A légáramlás módjától függően a lemezes hőcserélők keresztáramú vagy ellenáramúak.
Nézze meg az Onninen nagykereskedő hővisszanyerőit
Keresztáramú hőcserélő
A keresztáramú hőcserélő úgy van kialakítva, hogy a befúvó és elszívó légáram légcsatornái merőlegesek egymásra. Úgy tűnik, mintha a légáramok kereszteznék egymást (innen ered a név is). A valóságban külön csatornákban 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 leghajlamosabbak a fagyásra. Előnyük kétségtelenül az egyszerűségük, ami kedvező árukat is jelent.
Ellenáramú hőcserélő
Az ellenáramú hőcserélő fejlettebb, mint a keresztáramú hőcserélő. Ez annak továbbfejlesztett változata. Az alapvető különbség az, hogy a hőcserélő középső részén a befúvó és elszívó csatornák párhuzamosan futnak egymással. Az áramlások ellentétes irányban áramlanak. Ennek köszönhetően a hőcserélő utolsó szakaszán áthaladó hideg levegőt a legmelegebb elszívott levegő melegíti fel. Az ellenáramú hőcserélővel rendelkező hővisszanyerőket nagyobb hatásfok jellemzi, mint a keresztáramú hőcserélővel rendelkezőket. Hatékonyságuk eléri a 90%-ot. Kevésbé érzékenyek a fagyásra, de az egység számos biztonsági funkcióval rendelkezik, amelyek célja a hőcserélő téli leolvasztása, amikor a vízgőz kondenzációjának jelensége folyamatosan előfordul. Felépítésük miatt drágábbak, mint a keresztáramú hőcserélők.
Kondenzációs ellenáramú hőcserélő
Az ellenáramú hőcserélőt, amely visszafordíthatatlanul eltávolítja a levegőkeringésen kívüli kondenzvizet, kondenzációs, ellenáramú hőcserélőnek nevezzük. Ez egyszerre lehet hátránya és előnye is. A háztartás tagjai által termelt vízgőz-nyereség általában nem elegendő a gépi szellőztetés folyamatos működése által okozott veszteségek fedezésére. Ezért télen a levegő kiszárad, ami jelentősen befolyásolja a használat kényelmét. Viszont esős és átmeneti időszakokban egy ilyen hőcserélő jelenléte lehetővé teszi az épület levegőjének szárítását.
Ez egy új épület használatba vételének kezdetén is hasznos, amikor a vakolatokban és az esztrichekben még felhalmozódik a nedvesség. Ezen a ponton ésszerű lenne megfontolni egy befújt levegő párásító használatát. Ezek népszerűsége azonban alacsony a lengyel piacon. A párásítót kínáló gyártók nagyon gyakran úgy alakítják át, hogy csak a gyártásukhoz szükséges központi egységgel működjön. És tisztán kereskedelmi szempontból nehéz őket ezért hibáztatni.
Entalpiacserélő
Az entalpia és a kondenzációs ellenáramú hőcserélő közötti különbség a lemezek építéséhez használt anyagban rejlik. Az entalpia ellenáramú hőcserélő esetében a lemezek egy polimer membránból készülnek, amely egyfajta szűrő, amely lehetővé teszi a vízgőz átvitelét. A hővisszanyerés és a részleges nedvességvisszanyerés egy ilyen hőcserélőn keresztül történik.
Az entalpia hőcserélők további előnye a szélesebb működési tartomány, további fagyvédelem nélkül (-8°C-ig működnek). Mindazonáltal az ilyen hőcserélőkkel felszerelt egységek fel vannak szerelve a fent említett védelmi rendszerekkel. A nedvesség visszanyerése télen ajánlott, és megoldja a száraz levegő problémáját. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy a fent említett visszanyerés nyáron is előfordulhat. A belső levegő páratartalmának ekkor magasabbnak kell lennie, mint a külső levegő páratartalmának.
Spirális ellenáramú hőcserélők
Érdemes megemlíteni, hogy léteznek ellenáramú spirális hőcserélők. Az ilyen hőcserélő kialakítását szabadalmi igénypont védi. Ez egy egyedülálló megoldás, amelyet az egyik lengyel vállalat valósított meg. A hőcserélő spirálisan hengerelt alumíniumfóliából és horganyzott lemezből készül, henger alakúra formázva. A hőcserélő szerkezetileg két független térre van osztva: befújt levegő és elszívott levegő.
A két teret egy tömítés választja el egymástól, biztosítva a pontos elválasztást, amely lehetővé teszi a hővisszanyerést a kifújt levegőből anélkül, hogy az keveredne a befújt levegővel. A hőcserélő spirális kialakítása lehetővé teszi a levegő körkörös, ellenáramú és részben keresztirányú áramlását. A nagy hőcserélő felület és a hosszú légáramlási út fagyállóvá teszi a hőcserélőt, hatásfoka meghaladja a 85%-ot, 1:1 arányú befújt levegő és elszívott levegő mennyiség mellett.
A hővisszanyerős egységeket ez a megoldás a magas fagyállóságnak köszönheti, amely lehetővé teszi a frisslevegő-bemenetnél védőfűtők és az ilyen típusú más készülékekben megkövetelt leolvasztó rendszerek nélküli használatát. Az, hogy alacsony hőmérsékleten nincs szükség előmelegítő használatára a hőcserélő fagyvédelmére, mérhető megtakarítást eredményez egész évben.
Forgó kondenzációs hőcserélő
A kondenzációs forgó hőcserélő váltakozó hullámosított és sík alumíniumlemezekből áll, amelyek egy speciális hengerre (dobra) vannak feltekerve. A lemez csatornákat hoz létre, amelyeken keresztül a helyiségekből bejövő és onnan elszívott levegőáramok felváltva áramlanak. A hőcserélő köré egy hajtószíj van tekercselve, amely a motor hajtásával mozgásba hozza a hengert (saját tengelye körüli forgás). A forgás során energia-visszanyerés történik a regenerációs folyamat alapján.
A regenerációs folyamatot az jellemzi, hogy a belső és külső légáramok a hőcserélő (keverék) ugyanazon felületével érintkeznek, ami lehetővé teszi a hővisszanyerést és a részleges nedvességvisszanyerést. Téli körülmények között, amikor a külső levegő hőmérséklete alacsony, a helyiségekből elszívott levegő a harmatpont alá hűl, ami a kondenzátum kondenzációjához vezet. A víz a csatornákban leülepedik, majd a hőcserélő forgásának következtében a külső levegő hideg környezetébe kerül.
A külső levegő felmelegszik, és a kondenzátum egy része elpárolog, majd visszakeringeti, így részben párásítja a friss levegőt. A folyamat folyamatos, és a kondenzátumnak nincs elég ideje megfagyni. Itt mutatkozik meg a forgó hőcserélők előnye, mivel nagyon alacsony külső hőmérsékleten (-30°C) is képesek működni fagyvédelem nélkül. Hátránya azonban a mechanikus alkatrészektől (motor, hajtószíj stb.) való függőség és a további energiafogyasztás (kiegészítő tápegység szükségessége).
Szorpciós forgó hőcserélő
A szorpciós rotációs hőcserélő nem más, mint egy kondenzációs hőcserélő, amely további higroszkópos anyaggal van felszerelve, amely lehetővé teszi a vízgőz elnyelését a levegőből. Egy ilyen hőcserélő képes a nedvesség akár 90%-át is visszanyerni a távozó levegőből. A vízgőz elnyelése a levegőből télen és nyáron is történik, és nem a kondenzáció jelenségén alapul. Az ilyen típusú hőcserélő használata jól működik alacsony páratartalmú helyiségekben, és egy másik hőcserélő (kondenzációs rotációs vagy entalpia ellenáramú) bevezetése nem hozna kielégítő eredményt a túl alacsony nedvesség-visszanyerés miatt.
Mire kell figyelni rekuperátor kiválasztásakor?
A hővisszanyerő kiválasztását meg kell előznie a szellőztetett helyiségeket használók igényeinek alapvető elemzésének. Irodahelyiségekbe másképp választunk készüléket, mint lakóházba. Családi és többlakásos épületek esetében mindig figyelembe kell venni, hogy minden család más, eltérő szokásokkal és működési módokkal rendelkezik, ami szorosan összefügg a nedvességfelhalmozódás keletkezésével. A nedvességfelhalmozódásnak kulcsfontosságúnak kell lennie a megfelelő energia-visszanyerési megoldás kiválasztásakor.