U današnje vreme, kada efikasno korišcenje energije postaje prioritet, jedinice za rekuperaciju toplote sa rekuperacijom toplote postaju sve popularnije kao efikasno sredstvo za poboljšanje energetske efikasnosti zgrada. Ključni element ovih naprednih ventilacionih sistema su izmenjivači toplote, poznatiji kao rekuperatori. Koji se tipovi izmenjivača koriste u jedinicama za rekuperaciju toplote i po čemu se razlikuju jedni od drugih? Saznacete u ovom članku!
Proverite rekuperatore kod veletrgovca Onninen
Kako se koristio sistem povrata toplote u jednoporodičnim kucama?
Reč „ rekuperator “ se vec dugi niz godina uobičajeno koristi u svakodnevnom jeziku. Šta ovaj izraz zapravo znači? Ventilacioni uređaj sa povratom toplote naziva se rekuperator. U početku je rekuperacija toplote korišcena u velikim ventilacionim jedinicama sa kapacitetom vazduha od nekoliko desetina hiljada, zatim nekoliko hiljada m3/h. Zakonske odredbe su sukcesivno smanjivale ovu vrednost. Prema važecem pravilniku ministra za infrastrukturu „O tehničkim uslovima koje treba da ispunjavaju zgrade i njihovoj lokaciji“, uređaji za rekuperaciju toplote iz izduvnog vazduha moraju se koristiti u mehaničkoj ventilaciji kapaciteta 500 m3/h i više.
Temperaturna efikasnost uređaja za rekuperaciju toplote mora biti najmanje 50%. Međutim, nisu samo aktuelna zakonska regulativa doprinela povecanju interesovanja za korišcenje rekuperacije toplote u stambenim kucama u poslednjih nekoliko godina. Često efikasnost jedinice za obradu vazduha kod kuce ne prelazi 500 m3 / h. Ljudi sve više postaju svesni koliko je važan kvalitet vazduha koji svakodnevno udišemo, što je posledično doprinelo popularizaciji mehaničke ventilacije u jednoporodičnim zgradama.
Kakvu ulogu igra izmenjivač toplote u rekuperatoru?
Rekuperator (jedinica za rekuperaciju toplote) se sastoji od sledecih elemenata:
- Izmjenjivač toplote
- Ventilator za napajanje
- Izduvni ventilator
- Filter za dovod vazduha
- Izduvni filter
- Senzori
- Električni grejač
- Zaobici
- Obodova
Fokusiracemo se na najvažniju komponentu koja se nalazi u jedinici za rekuperaciju toplote , odnosno na izmenjivač toplote. Sa sigurnošcu se može reci da je to srce uređaja. Razmenjivač toplote razmenjuje toplotu iz izduvnog vazduha (iz prostorija) na dovodni vazduh (spolja). Zahvaljujuci tome, ne gubimo svu toplotu sa uklonjenim vazduhom (što se dešava u tipičnoj gravitacionoj ventilaciji), a veliki deo se može povratiti. Ovo štedi energiju koja bi se morala potrošiti na zagrevanje vazduha potrebnog za ventilaciju.
Važna tema koja prati proces rekuperacije toplote je oporavak vlage ili, u stvari, njen nedostatak. Pitanje nivoa vlažnosti vazduha u prostoriji često nema veliki prioritet pri izboru odgovarajuceg uređaja. Vlažnost vazduha određuje mnoge aspekte života i čini se da je jedan od ključnih elemenata koji utiču na udobnost svakodnevnog života. Vlažnost vazduha direktno utiče na naše blagostanje, zdravstvene probleme, razvoj gljivica i bakterija, prenos virusa i trajnost građevinskog materijala. Stoga ce tipovi izmenjivača o kojima ce se detaljno govoriti u nastavku takođe biti opisani sa ovog aspekta.
Podela i tipovi izmenjivača toplote koji se koriste u jedinicama za rekuperaciju toplote
U klima komorama sa povratom toplote centralno mesto zauzimaju razmenjivači toplote, koji igraju ključnu ulogu u efikasnom funkcionisanju sistema. Oni su odgovorni za prenos toplote sa izduvnog vazduha na dovodni, što doprinosi minimiziranju gubitaka energije i povecanju efikasnosti čitavog procesa ventilacije. Postoji mnogo tipova izmenjivača toplote koji se koriste u jedinicama za obradu vazduha sa rekuperacijom toplote, svaki sa jedinstvenim karakteristikama i primenom. Šta ih izdvaja?
Pločasti izmenjivači toplote
Pločasti izmenjivači su konstruisani od tankih ploča od čelika, aluminijuma, plastike ili posebne membrane u slučaju izmenjivača entalpije (rekuperacije vlage). Pomenute ploče stvaraju izolovane jedni od drugih kanale za dovod i odvod vazduha. Vazdušne struje ne dodiruju jedna drugu dok prolaze kroz izmenjivač. Tada se javlja fenomen rekuperacije , odnosno povrata toplote. Struja toplog vazduha (ispuštenog iz prostorija) zagreva ploče izmenjivača, dok struja hladnog vazduha (doveden spolja) prima toplotu od zagrejanih ploča. Zimi se na površini izmenjivača kondenzuje vlaga zbog temperaturne razlike između dovodnog i odvodnog vazduha.
Kondenzovani kondenzat se odvodi u posudu za kapanje, a njen višak se delimično smrzava, blokirajuci prostore kroz koje struji vazduh. Ovaj proces se popularno naziva glazura izmenjivača. Kada je spoljna temperatura niža od -4 °C, mora se koristiti zaštita od smrzavanja. Klimatske jedinice sa pločastim izmenjivačima opremljene su sigurnosnim sistemima u vidu prazne komore sa klapnom koja se nalazi pored izmenjivača (obično se naziva bajpas), električnim predgrejačem ili algoritmima koji regulišu rad ventilatora. U zavisnosti od načina strujanja vazduha, pločasti izmenjivači se dele na poprečni ili protivtočni.
Proverite rekuperatore kod veletrgovca Onninen
Unakrsni izmenjivač
Unakrsni izmenjivač je konstruisan tako da su vazdušni kanali dovodnog i izduvnog toka međusobno upravni. Izgleda kao da se vazdušni tokovi ukrštaju (otuda i naziv). U stvari, oni rade u odvojenim kanalima. Zbog relativno kratkog vremena kontakta vazdušnih struja, efikasnost izmenjivača unakrsnog toka je niža od one protivtočnih izmenjivača i krece se od 50 do 75%. Poprečni izmenjivači su najpodložniji smrzavanju. Njihova prednost je nesumnjivo jednostavnost, što se pretvara u povoljnu cenu.
Protivtočni izmenjivač
Protivstrujni izmenjivač je složeniji od izmenjivača sa poprečnim tokom. Ovo je njegova poboljšana verzija. Osnovna razlika je u tome što u centralnom delu izmenjivača dovodni i izduvni kanali idu paralelno jedan sa drugim. Potoci teku u suprotnim smerovima. Zahvaljujuci tome, hladni vazduh koji prolazi kroz poslednji deo izmenjivača se zagreva najtoplijim izduvnim vazduhom. Rekuperatori sa protivstrujnim izmenjivačem se odlikuju vecom efikasnošcu od onih sa izmenjivačem sa poprečnim protokom. Njihova efikasnost dostiže i do 90%. Manje su podložni mrazu, ali jedinica i dalje ima brojne zaštite koje imaju za cilj odmrzavanje izmenjivača zimi, kada se kondenzacija vodene pare neprekidno dešava. Zbog svoje konstrukcije, oni su skuplji od izmenjivača toplote sa poprečnim protokom.
Kondenzacioni protivtočni izmenjivač toplote
Protivstrujni izmenjivač toplote koji nepovratno uklanja kondenzat iz cirkulacije vazduha naziva se kondenzacioni protivstrujni izmenjivač toplote. Što može biti i njegova prednost i mana. Dobici vodene pare koje stvaraju članovi domacinstva obično nisu dovoljni da pokriju gubitke uzrokovane kontinuiranim radom mehaničke ventilacije. Zbog toga zimi vazduh postaje suv, što značajno utiče na udobnost korišcenja. Zauzvrat, tokom kišnih i prelaznih perioda, prisustvo takvog izmenjivača omogucava da se vazduh u zgradi osuši.
Koristan je i na početku korišcenja nove zgrade, kada se vlaga još akumulira u malterima i košuljicama. U ovom trenutku, bilo bi razumno razmisliti o korišcenju ovlaživača dovodnog vazduha. Međutim, njihova popularnost na poljskom tržištu je mala. Proizvođači koji nude ovlaživač često ga prilagođavaju da radi samo sa namenskom kontrolnom pločom svoje proizvodnje. A sa čisto komercijalne tačke gledišta, teško im je zameriti.
Entalpijski izmenjivač
Razlika između entalpijskog i kondenzacionog protivstrujnog izmenjivača toplote je materijal koji se koristi za izradu ploča. U slučaju entalpijskog protivstrujnog izmenjivača toplote, ploče su napravljene od polimerne membrane, koja je kao filter koji omogucava prenos vodene pare. Preko ovakvog izmenjivača se odvija povrat toplote i delimični povrat vlage.
Dodatna prednost entalpijskih izmenjivača je veci radni opseg, bez potrebe za dodatnom zaštitom od smrzavanja (rad do -8°C). Međutim, klima uređaji sa ovim izmenjivačima opremljeni su gore navedenim sigurnosnim sistemima. Povracaj vlage zimi je preporučljiv i rešava problem suvog vazduha. Međutim, treba imati na umu da se pomenuti oporavak može desiti i leti. Vlažnost unutrašnjeg vazduha tada mora biti veca od vlažnosti spoljašnjeg vazduha.
Protivtočni spiralni izmenjivači
Vredi napomenuti da postoje protivstrujni spiralni izmenjivači toplote. Dizajn takvog izmenjivača toplote je zašticen patentnim zahtevom. Ovo je jedinstveno rešenje koje je implementirala jedna od poljskih kompanija. Izmjenjivač je izrađen od aluminijumske folije i spiralno valjanog pocinkovanog lima i oblikovan je u obliku cilindra. Izmenjivač je strukturno podeljen na dva nezavisna prostora: dovodni i odvodni vazduh.
Oba prostora su odvojena zaptivkom, obezbeđujuci precizno razdvajanje, što omogucava da se toplota povrati iz izduvnog vazduha bez mešanja sa dovodnim vazduhom. Spiralni dizajn izmenjivača dovodi do toga da vazduh struji u krugu, protivstrujno i delimično poprečno. Velika površina razmene toplote i duga putanja protoka vazduha čine izmenjivač otpornim na mraz, a njegova efikasnost prelazi 85% sa količinom dovodnog vazduha prema izlaznom u odnosu 1:1.
Visoka otpornost na mraz izdvaja rekuperatore sa ovim rešenjem i omogucava im da se koriste bez zaštitnih grejača na ulazu svežeg vazduha i bez sistema odmrzavanja koji su potrebni kod drugih uređaja ovog tipa. Nema potrebe za korišcenjem predgrejača za zaštitu izmenjivača od smrzavanja na niskim temperaturama daje merljive uštede tokom cele godine.
Rotacioni kondenzacioni izmenjivač toplote
Kondenzacioni rotacioni izmenjivač toplote je napravljen od naizmenično raspoređenih valovitih i ravnih aluminijumskih limova namotanih na poseban cilindar (bubanj). Lim stvara kanale kroz koje naizmenično struju dovodni i izduvni vazdušni tokovi iz prostorija. Oko izmenjivača je omotan pogonski remen koji, pokretan motorom, pokrece valjak (rotaciju oko sopstvene ose). Tokom rotacije, obnavljanje energije se odvija na osnovu procesa regeneracije.
Karakteristika procesa regeneracije je činjenica da unutrašnja i spoljašnja struja vazduha dodiruju istu površinu izmenjivača (mešavine), zahvaljujuci čemu je moguc povrat toplote i delimični povrat vlage. Zimi, kada je spoljna temperatura niska, vazduh koji se izbacuje iz prostorija hladi se do temperature ispod tačke rose, što dovodi do kondenzacije. Voda se taloži u kanalima, a zatim se, kao rezultat rotacije izmenjivača, smešta u hladno okruženje spoljašnjeg vazduha.
Spoljni vazduh se zagreva i uzrokuje da deo kondenzata ispari i vrati se u cirkulaciju, čime se delimično vlaže svež vazduh. Proces se nastavlja neprekidno, a kondenzat nema dovoljno vremena da se zamrzne. Ovde se pojavljuje prednost rotacionih izmenjivača toplote: oni mogu da rade na veoma niskim spoljnim temperaturama (-30°C) bez potrebe za upotrebom zaštite od smrzavanja. Nedostatak je zavisnost od mehaničkih komponenti (motor, pogonski kaiš, itd.) i dodatna potrošnja energije (potreba za dodatno napajanje).
Sorpcioni rotacioni izmenjivač toplote
Sorpcioni rotacioni izmenjivač toplote nije ništa drugo do kondenzacioni izmenjivač opremljen dodatnim higroskopnim materijalom koji mu omogucava da apsorbuje vodenu paru iz vazduha. Takav izmenjivač je u stanju da povrati do 90% vlage iz izduvnog vazduha. Apsorpcija vodene pare iz vazduha se dešava i zimi i leti i nije zasnovana na fenomenu kondenzacije. Upotreba ovog tipa izmenjivača ce dobro funkcionisati u prostorijama sa niskom vlažnošcu vazduha, a uvođenje drugog izmenjivača (kondenzacionog rotacionog ili entalpijskog protivstrujnog) ne bi donelo zadovoljavajuce rezultate zbog preniskog povrata vlage.
Šta treba uzeti u obzir pri izboru rekuperatora?
Izboru rekuperatora treba da prethodi osnovna analiza potreba ljudi koji koriste provetrene prostorije. Odabracemo uređaj za poslovni prostor drugačije nego za stambenu kucu. Kada je reč o jednoporodičnim i višeporodičnim zgradama, uvek je potrebno voditi računa da je svaka porodica drugačija, da ima različite navike i način funkcionisanja, što je usko povezano sa generisanjem prinosa vlage. Povecanje vlage trebalo bi da bude ključna pažnja pri odabiru odgovarajuceg rešenja za povrat energije.