Prawo Energetyczne uchwalone w Polsce w roku 1997 nakłada obowiązek realizacji zrównoważonego rozwoju w zakresie gospodarowania energią [1]. Wiąże się to z optymalizacją wykorzystania paliw pierwotnych, ale wymaga również działań związanych z ograniczeniem zużycia przetworzonych nośników energii i poprawą sprawności wszystkich ogniw przetwarzania paliw naturalnych na nośniki energii użytkowej. Dlatego też energia odpadowa powinna być wykorzystywana wszędzie tam, gdzie jest to tylko możliwe. Taką możliwość stwarzają przemysłowe i komunalne układy wentylacyjne i klimatyzacyjne. W grudniu 2002 roku wprowadzono przepisy prawa obligatoryjnie nakazujące stosowanie odzysku ciepła dla takich systemów o wydajności powyżej 10.000 m³/h [2]. Jednak na rynku oferowane są także urządzenia przeznaczone dla mniejszych obiektów oraz domków jednorodzinnych. Zapotrzebowanie na odzysk ciepła i poprawę własności powietrza w mieszkaniach skłoniło wielu producentów do zaoferowania urządzeń o bardzo małej wydajności, mających zastosowanie w poszczególnych lokalach budynków wielorodzinnych. Minirekuperatory mogą być montowane na stałe w ścianach i nie wymagają dodatkowych kanałów wentylacyjnych rozprowadzających powietrze.
     Zainteresowanie centralami nawiewnowywiewnymi z odzyskiem ciepła związane jest także z istotną poprawą jakości klimatu w pomieszczeniach budynku i rozwiązaniem problemu zawilgocenia ścian czy powstawania na nich pleśni lub grzybów, przy niesprawnej wentylacji grawitacyjnej. Często okazuje się, że koszt wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła i rezygnacja z tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej, zamiast jej modernizacji, jest wyraźnie niższy niż zawsze problematyczne usprawnianie.
     Po uwzględnieniu wszelkich parametrów związanych z budynkiem i jego przeznaczeniem, głównym kryterium wyboru urządzeń do odzysku ciepła wentylacyjnego jest zapotrzebowanie energii – koszty eksploatacji i racjonalizacja zużycia energii. Urządzenia oceniane są ze względu na sprawność wymiennika ciepła oraz efektywność odzysku ciepła lub zminimalizowanego przyrostu entropii. Koszt samego wymiennika powinien być mały w stosunku do kosztów całej centrali nawiewno-wywiewnej. Najmniejsze koszty eksploatacyjne mają centrale z wymiennikiem obrotowym (wysoka sprawność). Koszty eksploatacji wymienników płytowo-krzyżowych i krzyżowo-przeciwprądowych są zbliżone. Największym powodzeniem na rynku cieszą się urządzenia z wymiennikami krzyżowymi ze względu na koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. (...)

     Analiza rynku urządzeń wentylacyjnych pozwala na rozróżnienie podstawowych grup urządzeń aktualnie stosowanych do odzysku ciepła w układach wentylacji mechanicznej nawiewno- wywiewnej. Należą do nich:
● płytowe krzyżowo-prądowe wymienniki ciepła;
● obrotowe, regeneracyjne wymienniki ciepła (i masy);
● wymienniki ciepła z układem pompy ciepła;
● wymienniki ciepła z pośrednim układem glikolowym;
● wymienniki ciepła z rurkami cieplnymi [4].
 
     W małych centralach rekuperacyjnych najbardziej popularne jest rozwiązanie pierwsze, ze względu na małe rozmiary i prostą konstrukcję wymiennika. Wymienniki takie wykonuje się z płytek aluminiowych, płytek poliwęglanowych lub płytek plastikowych, ewentualnie papierowych pokrytych odpowiednią substancją powlekającą [5]. Wymiennik krzyżowy aluminiowy ma największą sprawność w porównaniu z innymi materiałami, lecz jest także najdroższy. Sprawność takich wymienników jest w granicach 60÷80%.
     Na rynku można znaleźć wiele rozwiązań technicznych małych central wentylacyjnych z wymiennikami ciepła. Na rysunku 1 i 2 przedstawiono dwa przykładowe schematy takich central z wykorzystaniem wymienników ciepła: krzyżowego i rotacyjnego. (...)

Badanie efektywności temperaturowej wymiennika krzyżowego
(...)

Podsumowanie
     Nasuwa się z powyższego wniosek, że poddany badaniom krzyżowy wymiennik ciepła może być wykorzystany w rekuperacyjnych centralach wentylacyjnych. Jego sprawność temperaturowa kształtuje się powyżej 60% dla strumienia przepływającego powietrza mniejszego od 400 m³/h. Dla większych strumieni przepływającego czynnika (większa prędkość), przy takich gabarytach wymiennika, jest zbyt krótki czas kontaktu i wymiany ciepła między powietrzem usuwanym i dostarczanym. Efektywność temperaturowa kształtuje się tutaj na poziomie 45÷55%. W trakcie badań zwrócono również uwagę na zapewnienie warunków odizolowania strumieni powietrza wymieniających między sobą ciepło. Podstawą jest staranne wykonanie wymiennika oraz odpowiednie odizolowanie komór powietrza usuwanego i dostarczanego.
     Równocześnie z pracami eksperymentalnymi, planuje się prowadzenie modelowych badań numerycznych wymiany ciepła w wymienniku płytowym, z wykorzystaniem komercjalnego kodu CFX, znajdującego się w Katedrze Techniki Cieplnej i Chłodnictwa Politechniki Łódzkiej. 

wydanie 6/2007 

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE