Wprowadzenie

Odzysk chłodu (rekuperacja chłodu) polega na wykorzystaniu chłodu zawartego w powietrzu wywiewanym z budynku do wstępnego schładzania nawiewanego powietrza świeżego. W lecie, kiedy powietrze zewnętrzne ma wysoką temperaturę i wilgotność, odzysk ten pozwala znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie na moc chłodniczą. Szczególnie efektywny jest w instalacjach, gdzie powietrze wewnątrz jest znacznie chłodniejsze od zewnętrznego.

W tym artykule omówimy odzysk chłodu w centralach wentylacyjnych:

– z wymiennikiem krzyżowym oraz krzyżowo‑przeciwprądowym

– z wymiennikiem obrotowym

– z wymiennikiem glikolowym (czynnikiem pośredniczącym)

Szczególną uwagę zwrócimy na technologie, które nie powodują wzrostu wilgotności powietrza (kluczowe latem) oraz na problemy związane z kondensacją skroplin.

Porównamy również sprawność odzysku chłodu wszystkich wyżej wymienionych rekuperatorów w warunkach wentylacji komfortu (temperatura wewnętrzna 20–24 °C), oraz wentylacji w przemyśle spożywczym (temperatura wewnętrzna 12 °C).

Wymienniki płytowe (krzyżowe, przeciwprądowe)

Zasada działania: dwa rozdzielone strumienie powietrza (nawiewny i wywiewny) przepływają przez cienkie płyty wykonane z aluminium, lub tworzyw sztucznych, które przekazują chłód/ciepło bez bezpośredniego kontaktu strumieni‍. W wersji przeciwprądowej ścieżki przepływu są dłuższe, co zwiększa sprawność wymiany.

Sprawność odzysku chłodu: ~77%

Wpływ na wilgotność: brak transferu wilgoci – para wodna kondensuje się i jest odprowadzana, co skutkuje osuszaniem powietrza nawiewanego.

Zalety:

  • Pełna separacja strumieni – brak mieszania powietrza wywiewanego ze świeżym
  • Brak przenoszenia zapachów i drobnoustrojów
  • Brak części ruchomych – wysoka trwałość, niewielkie koszty obsługi

Wady:

  • Duże opory przepływu powietrza – większe zużycie energii przez wentylatory
  • Możliwość przedostawania się powietrza wyciąganego do nawiewu przez nieszczelności wymiennika

Wymienniki obrotowe

Zasada działania: Obracające się koło zbudowane z pofałdowanej taśmy aluminiowej o dużej ukumulacyjności ciepła (chłodu). Podczas pracy połowa rotora znajduje się w strumieniu powietrza wywiewanego, gdzie zostaje wstępnie podgrzana zimą lub ochłodzona latem. W wyniku obrotu rotora przekazuje następnie zmagazynowaną energię do strumienia powietrza nawiewanego, które zostaje wstępnie podgrzane (ochłodzone).

Sprawność odzysku: 70-80%.

Wpływ na wilgotność: rotor może odzyskiwać część wilgoci zawartej w powietrzu wywiewanym i przenosić ją do części nawiewnej. Cecha ta jest pożądana w zimie, jednak latem może być problematyczna, gdyż wilgotność powietrza jest wystarczająco wysoka.

Zalety:

  • Wysoka sprawność
  • Stosunkowo małe spadki ciśnienia i mniejsze rozmiary gabarytowe niż wymienników krzyżowych

Wady:

  • Niepełna separacja powietrza – możliwość przenoszenia zanieczyszczeń i zapachów
  • Części ruchome – potrzebna konserwacja
  • Wykluczone do stosowania w obiektach o rygorystycznej higienie ( przemysł spożywczy, farmacja, laboratoria)

Zastosowania: Instalacje wentylacji komfortu oraz wentylacji przemysłowej, , gdzie wymagania co do wilgotności są umiarkowane

Wymienniki glikolowe (z czynnikiem pośredniczącym)

Zasada działania: zamknięty obieg glikolowo‑wodny pomiędzy dwoma oddzielnymi wymiennikami umieszczonymi w strumieniu powietrza nawiewanego o wyciąganego z pomieszczeń. Czynnik ogrzany zimą lub ochłodzony latem w strumieniu powietrza wywiewanego przenosi ciepło/chłód do części nawiewnej.

Sprawność wymagana przez Ecoprojekt: 68%

Wpływ na wilgotność: brak transferu wilgoci – wilgoć skrapla się w wymienniku wywiewanym, nie przedostaje się do nawiewu. Idealne do osuszania powietrza nawiewanego.

Zalety:

  • Pełna higiena i separacja strumieni powietrza nawiewanego i wyciąganego
  • Brak przenoszenia zanieczyszczeń i wilgoci
  • Możliwość odzysku chłodu z wielu źródeł i elastyczność układów
  • Brak ryzyka zamarzania lub potrzeby odszraniania
  • Niskie wymagania konserwacyjne

Wady:

  • Niższa sprawność niż wymienniki przeciwprądowe
  • Większe koszty inwestycyjne z uwagi na układ pompowo regulacyjny czynnika pośredniczącego

Zastosowania: Zakłady przemysłu spożywczego, farmacja, chłodnie – tam, gdzie kluczowa czystość, kompatybilność z normami HACCP

Porównanie skuteczności odzysku chłodu

Porównania dokonaliśmy dokonując doboru central wentylacyjnych z każdym z 3 omawianych rodzajów odzysku.

Przyjęliśmy centralę wentylacyjną o wydajności 5 000 m3/h dla 2 wariantów powietrza wywiewanego.

W pierwszym wariancie przyjęliśmy parametry powietrza wywiewanego typowe dla wentylacji komfortu (22°C/50%Rh), a w drugim – wartości typowe w pomieszczeniu produkcyjnym branży przetwórstwa mięsnego (12°C/90%Rh).

Wyniki porównania zamieściliśmy w poniższej tabeli.

Podsumowanie

Odzysk chłodu to skuteczne narzędzie racjonalizacji energetycznej w systemach wentylacji. Przy odpowiednio dobranej technologii i poprawnej eksploatacji można znacznie obniżyć koszty chłodzenia, szczególnie gdy powietrze w budynku jest znacznie chłodniejsze od powietrza zewnętrznego. W instalacjach przemysłowych (zwłaszcza spożywczych) zapewnia to realny wpływ na obniżenie kosztów produkcji i utrzymania parametrów higienicznych.

Wybierając technologię, należy w pierwszej kolejności uwzględnić uwarunkowania higieniczne pomieszczeń, a następnie: temperaturę projektową, wymogi wilgotnościowe, potrzeby oszczędnościowe, a także kwestie eksploatacyjne.