Mój poprzedni wpis był pierwszym krokiem do tematu wentylacji w domu. Przechodząc od ogółu do szczegółu dziś skupie się na jednym z istotniejszych elementów centrali wentylacyjnej, na rekuperatorze.

Co to jest rekuperator?

Szukając w internecie dowiemy się że jest to urządzenie do rekuperacji...
Jak poszperamy dokładniej to doczytamy że to dziwne słowo oznacza odzysk ciepła z powietrza wywiewanego.
Definicja, którą ja bym uznał: Jest to wymiennik ciepła, dla którego czynnikiem cieplnym jest ogrzane powietrze wyrzucane z pomieszczenia/budynku.

Obieg ciepła w prostym układzie

1. Pobieramy powietrze zewnętrzne, załóżmy że będzie to -20*C
2. Nagrzewnica wstępna - to jest temat na osobny artykuł, uruchamiana jest w specyficznych warunkach
3. Rekuperator - powietrze jest podgrzewane np do 12*C
4. Nagrzewnica - powietrze jest podgrzewane do temperatury zadanej 20*C
5. Rekuperator - wywiewane powietrze o temperaturze 20C spotyka się tutaj z powietrzem zewnętrznym (pkt. 3) o temperaturze -20C. To tutaj ciepło jest oddawane tak że powietrze wyrzucane będzie miało np -6*C, a powietrze nawiewane, patrz pkt 3

Najżważniejszy parametr

Sprawność temperaturowa

Gdzie:
T1 - Temperatura powietrza nawiewanego przed rekuperatorem
T2 - Temperatura powietrza nawiewanego za rekuperatorem
T3 - Temperatura powietrza wywiewanego przed rekuperatorem

Jeśli znamy dane powyższych temperatur to policzymy sprawność wymiennika, wynik będzie miał wartość z przedziału 0-1, producenci urządzeń zazwyczaj podają wynik w %

Powyższy wzór możemy przekształcić tak, aby znając sprawność poznać temperaturę powietrza za rekuperatorem

Skoro już jesteśmy przy wzorach, to podam jeszcze wzór na moc grzewczą:

Gdzie:
Q - moc grzewcza w kW
V - przepływ powietrza w m3/s
ro - gęstość powietrza, przyjmujemy 1,2 kg/m3
Cp - ciepło właściwe powietrza, przyjmujemy 1,005 kJ/kg
delta T - różnica temperatur

W powyższym skupiłem się na sprawności temperaturowej, bo ta najczęściej interesuje inwestora

Od czego zależy sprawność odzysku?

Niestety od wielu czynników. Producent podając sprawność urządzenie zapewne pochwali się najlepszym uzyskanym parametrem, który został osiągnięty w laboratorium. Składają się na niego m.in stosunek przepływu powietrza nawiewanego i wywiewanego - logika podpowiada że jeśli będziemy wywiewać więcej a nawiewać mniej to sprawność będzie lepsza, to prawda, tyle tylko że w takiej sytuacji stworzymy sobie podciśnienie i zassamy powietrze zewnętrzne, dlatego najlepiej jeśli przepływy są równe. Innym czynnikiem będzie ilość przepływającego powietrza, samo urządzenie powinno zostać dobrane pod konkretną wydajność, jeśli dobierzemy zbyt małe urządzenie sprawność będzie mniejsza. Wilgotność powietrza, do tej pory nie mówiliśmy o tym parametrze, ale zapewne większość z was zdaje sobie sprawę że coś takiego istnieje, zależność jest taka że czym większa wilgotność tym odzysk sprawniejszy, no ale prawidłowość jest też taka że czym mniejsza temperatura powietrza tym wilgotność względna bliższa 100%
Wniosek z tego jest taki, że parametry producenta należy traktować z przymrużeniem oka, a faktyczne oszczędności będzie można poznać dopiero w praktyce. Każdorazowo należy też dobrać urządzenie pod konkretne warunki projektowe.

Rodzaje rekuperatorów

O ile nie każdy widział na własne oczy taki wymiennik to pamiętajcie że nagrzewnica, czy chłodnica też jest wymiennikiem ciepła, a taką chłodnicę samochodową już pewnie widziało większość z was. Wymienniki o których będę pisał poniżej są zbudowane podobnie, tj misterna konstrukcja z cienkich ciasno rozmieszczonych blaszek. Tyle tylko że w przeciwieństwie do chłodnicy samochodowej mamy tutaj tak jakby dwa wymienniki w jednym i są znacznie dłuższe, a te blaszki tworzą tutaj malutkie kanaliki

Krzyżowy

Najprostsza konstrukcja, masy powietrza przepływają przez wymiennik pod kątem prostym względem siebie, obrazując te przepływy powstaje nam krzyż, stąd ta nazwa. Prosta budowa nie wymagająca do pracy dodatkowych mechanizmów, przez to tania. Możemy tutaj liczyć na odzysk rzędu 50% (no może ktoś pochwali się 60%). Taki rekuperator jest podatny na szronienie przez co trzeba kombinować z nagrzewnicą wstępną lub by-passem, w obu przypadkach mamy spadek sprawności. Można zastosować dwa wymienniki krzyżowe, jeden za drugim osiągając sprawność ok 80% (pewnie dałoby się dołożyć trzeci i kolejne wymienniki, tyle tylko że nie wyobrażam sobie sytuacji w której to ma większy sens)

Kilka fotek prosto z budowy - centrala jest nieco większa niż taka domowa, nie za bardzo miałem miejsce aby objąć na zdjęciu cały wymiennik, dlatego widać tylko ćwiartkę takiego wymiennika

Obrotowy

Tutaj mamy wymiennik w kształcie bębna, który jest stale w ruchu, w danym momencie przez połowę wymiennika przepływa powietrze zewnętrzne (zimne), a przez drugą powietrze wyciągane z pomieszczeń (ciepłe). Ponieważ wymiennik się obraca to po zmianie połów następuje wymiana ciepła. Do zalet zaliczymy sprawność ok 80%, możliwość odzysku wilgoci. Takie wymiennik również jest podatny na szronienie, ale możemy temu zapobiec zmieniając prędkość obrotów. Minusem jest to że żeby się obracać potrzebuje jakiegoś mechanizmu i energii, skoro dodajemy części ruchome to mogą się one uszkodzić, z czasem hałasować

I znowu kilka fotek, tym razem z małej centralki która z powodzeniem może być stosowana dla instalacji domowych

Przeciwprądowy

Przeciwprądowy wymiennik ciepła jest dosyć podobny to krzyżowego, z tą różnicą że jest dłuższy a masy powietrza poruszają się względem siebie równolegle, dzięki temu powierzchnia wymiany jest większa a sprawność wzrasta nawet do 85-90%, zaletą tego wymiennika jest również niższa temperatura przy której może występować szronienie.

Specjalnym rodzajem wymiennika przeciwprądowego jest wymiennik spiralny, swego czasu jedynym producentem takiego wymiennika była firma Bartosz, nie wiem jak jest teraz. Ten wymiennik ma formę bębna, gdzie wewnętrzne kanaliki zostały skręcone w spiralę, dzięki czemu jeszcze bardziej zwiększono powierzchnię wymiany

Źródło: http://rekuperacjalodz.pl/tmasl-32/44-spiralno-przeciwprdowy-wymiennik-ciepa.html

Panie, a mój szwagier to ma gruntowy i ma ciepło za darmo

Przyznaje, nie mam doświadczenia z gruntowymi wymiennikami ciepła, ale z tego co wiem to taki gruntowy wymiennik ciepła, albo pompa ciepła zastępują nagrzewnicę, ale nie sam rekuperator, więc jeśli tylko mi się nie znudzi, do tematu wrócę

Inne

Oczywiście, to nie wszystko, są jeszcze inne wymienniki takie jak np rurka ciepła czy wiele innych o których nie mam pojęcia, są one stosowane dużo rzadziej a pozwolę sobie zaryzykować stwierdzenie że w instalacjach do użytku domowego nie są nigdy stosowane.
Oczywiście tak jak poprzednio przemilczam niektóre rzeczy jak np kwestie mieszania powietrza, zapachów - uważam że w przypadku instalacji domowej nie ma to większego znaczenia

Koszty

Pomijam ten temat, jeśli chodzi o koszty centralki trzeba temat traktować indywidualnie. Ze względu na niską sprawność sam nie zamontowałbym wymiennika krzyżowego, tanie centrale z wymiennikiem obrotowym można kupić w podobnych cenach. Najtańsze urządzenia będziemy w stanie kupić już za nawet za ok 2,5 tys. zł, najdroższe? Ciężko mi wyznaczyć górną granicę :) Jeśli ktoś liczy się z jakością i cena nie gra roli, polecam firmę Swegon

Uwaga

Wszystkie grafiki i zdjęcia, dla których nie podałem źródła zostały wykonane przeze mnie