Wymienniki rekuperacyjne jako sposób na odzysk energii
Ocena użytkowników: / 2
SłabyŚwietny 
Data dodania: 31.07.2015

W dzisiejszych czasach, gdy oszczędności w zużyciu energii do celów ogrzewania i/lub chłodzenia są tak ważne, warto zastanowić się nad wykorzystaniem wymienników do odzysku ciepła.

Podział sposobów odzysku ciepła

 

Sposobów odzysku ciepła mamy kilkanaście. Zostały one przedstawione na rysunku 1. Głównie odzysk ciepła dzielimy na rekuperację, regenerację, pompy ciepła i recyrkulację. Obecnie rekuperacja jest bardzo często wykorzystywaną formą odzysku energii cieplnej.

 

 

2015 07 82 1

Rys. 1. Schemat podziału rodzajów odzysku ciepła

 

 

Rekuperacja

 

Zjawisko rekuperacji (łac. recuperatio) polega na odzyskiwaniu ciepła jawnego z usuwanego powietrza za pomocą wymienników przeponowych. W praktyce rekuperator służy do ogrzewania (w okresie zimowym) lub ochładzania (w okresie letnim) świeżego powietrza nawiewanego do budynku, przez powietrze z niego usuwane. Urządzenia te są również wykorzystywane do regulowania przepływu powietrza w pomieszczeniach oraz stabilizacji w nich dobowej temperatury. Zgodnie z defi nicją, rekuperacja polega na wymianie jedynie ciepła jawnego pomiędzy czynnikami (brak wymiany wilgoci).

 

 

Wymienniki krzyżowe

 

Do najbardziej rozpowszechnionych rozwiązań wymienników rekuperacyjnych należą wymienniki krzyżowe (rys. 2a) i wymienniki przeciwprądowe (rys. 2b). Z powodu trudności konstrukcyjnych wymiennik przeciwprądowy zazwyczaj przyjmuje postać wydłużonej jednostki krzyżowej (rys. 2c). Z racji większej powierzchni wymiany ciepła (większa długość urządzenia) oraz dzięki wykorzystaniu elementów przepływu przeciwprądowego, jednostki tego typu osiągają wyższą sprawność niż wymienniki krzyżowe.

 

Rzadziej spotykanymi rozwiązaniami jest np. zastosowanie podwójnego wymiennika krzyżowego, w celu zwiększenia sprawności odzysku ciepła (rys. 2d). Spotykane są też wymienniki spiralne, cechujące się wysoką sprawnością temperaturową (rys. 2e). Czasami, gdy układ przestrzenny budynku nie pozwala na zastosowanie centrali wentylacyjnej w postaci monobloku, możliwe jest zastosowanie rekuperatora podłączonego bezpośrednio do kanałów powietrznych (rys. 2f).

 

 

2015 07 82 2

Rys. 2. a) wymiennik krzyżowy; b) wymiennik przeciwprądowy; c) centrala z wymiennikiem przeciwprądowym; d) podwójny wymiennik krzyżowy; e) wymiennik spiralny; f) montaż rekuperatora bezpośrednio na kanałach powietrznych

 

 

Wymienniki glikolowe

 

Inną grupą rekuperatorów są wymienniki wykorzystujące czynnik pośredniczący do odzysku ciepła z powietrza wywiewanego. Przykładem takiego rozwiązania może być wymiennik glikolowy (rys. 3a). Urządzenie składa się z dwóch ożebrowanych wymienników ciepła (2, 4), znajdujących się odpowiednio w kanale powietrza nawiewanego i wywiewanego. Wymienniki połączone są ze sobą instalacją z armaturą regulacyjną (3) i odcinającą (5). Czynnik pośredniczący (zazwyczaj roztwór wody i glikolu) transportowany jest za pomocą pompy (1). Dzięki temu możliwe jest całkowite rozdzielenie sekcji nawiewnej i wywiewnej w centrali. Rekuperatory glikolowe cechują się relatywnie niską sprawnością temperaturową (około 50%), jednakże ze względu na pełny rozdział nawiewu i wywiewu znajdują zastosowanie w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, które obsługują pomieszczenia, gdzie emitowane są zanieczyszczenia niebezpieczne dla zdrowia użytkowników lub zawierające nieprzyjemne zapachy. Dodatkowo, wymiennik glikolowy umożliwia odsunięcie od siebie instalacji nawiewnej i wywiewnej. Nie jest to jednak zalecane, ze względu na straty ciepła generowane przez nadmiernie długie przewody transportujące czynnik pośredniczący oraz na straty ciśnienia zwiększające moc pompy obiegowej.

 

 

2015 07 83 1

Rys. 3. a) wymiennik glikolowy; b) rurka ciepła; c) pozycje pracy konwencjonalnej rurki ciepła; d) pozycje pracy rurki ciepła z knotem

 

 

Rurka ciepła

 

Innym przykładem rekuperatora wykorzystującego czynnik pośredniczący jest rurka ciepła (rys. 3b). W swojej konwencjonalnej formie rurka ciepła, to zamknięta z dwóch stron rura cienkościenna, wykonana z miedzi lub aluminium. Płynem roboczym wypełniającym rurkę jest zazwyczaj amoniak, alkohol etylowy lub rtęć. Przed wypełnieniem czynnikiem, w rurce wytwarzana jest próżnia. Wewnątrz rurki znajduje się materiał porowaty tzw. knot, który jest nasycony fazą ciekłą czynnika niskowrzącego. Pozostałą objętość rurki wypełnia jego faza parowa. Ciepło jest absorbowane z dolnego źródła w części zwanej sekcją parownikową, w której następuje odparowanie ciekłego czynnika. Wywołana w ten sposób różnica ciśnień prowadzi do przemieszczania się czynnika w fazie parowej do sekcji skraplającej, gdzie ulega skropleniu i oddaje ciepło do górnego źródła ciepła. W rurkach grawitacyjnych skroplona ciecz w postaci filmu powraca do sekcji parownikowej pod wpływem sił grawitacyjnych. Jeżeli rurka wyposażona jest w knot, to jego kapilarna struktura powoduje powrót czynnika do sekcji parownikowej i ponowne jego odparowanie (rurka może pracować nie tylko w pozycji pionowej). Procesy parowania i skraplania odbywają się tak długo, jak długo istnieje różnica temperatury między obydwoma końcami rurki.

 

Rurki ciepła mogą być zorientowane w pionie, w poziomie lub pod dowolnym kątem (w zależności od konstrukcji). Przyjmuje się, że dla rurek konwencjonalnych istnieje minimalny kąt, przy którym działają jeszcze poprawnie i wynosi on 8°. Na rysunkach 3c i d. przedstawiony został prawidłowy sposób montażu rurki ciepła w wykonaniu grawitacyjnym oraz niekonwencjonalnym (z knotem). Jak widać z obu rysunków, rurka konwencjonalna nie może pracować w pozycji poziomej, a także w pozycji odwróconej o 180°. Alternatywą dla rurki konwencjonalnej jest rurka z knotem, która może być montowana w każdej pozycji, w której nie ma zakłóceń w przepływie ciepła. Sprawność rurek ciepła jest zbliżona do sprawności rekuperatorów krzyżowych.

 

 

Wymienniki gruntowe

 

(...)

 

Podsumowanie

 

Wzrastające wymagania co do komfortu użytkowanych pomieszczeń wymuszają stały rozwój infrastruktury technicznej budynku służącej kształtowaniu odpowiedniego mikroklimatu. Często działania te są związane z koniecznością dostarczenia do obiektu znacznej ilości energii pierwotnej. Do jednych z najbardziej energochłonnych procesów w większych obiektach budowlanych zaliczyć możemy obróbkę powietrza wentylacyjnego, dlatego istotne jest by zminimalizować koszty eksploatacji systemów wentylacji i klimatyzacji. Najlepszym sposobem jest wykorzystanie wymienników do odzysku ciepła.

 

 

Opracowanie redakcyjne

 

 

LITERATURA:
[1] Sergey ANISIMOV, Demis PANDELIDIS: Odzysk ciepła w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych Cz. 1. Chłodnictwo&Klimatyzacja 7/2013
[2] Zbigniew CEBULSKI: Wentylacja mechaniczna w domu – obrotowe wymienniki ciepła. Chłodnictwo&Klimatyzacja 11/2014

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.