Rekuperačné výmenníky tepla predstavujú kľúčový komponent moderných systémov riadeného vetrania, ktorých hlavnou úlohou je zabezpečiť neustály prísun čerstvého vzduchu do interiéru a zároveň šetriť energiu prostredníctvom spätného získavania tepla z odpadového vzduchu. Prenos tepelnej energie prebieha cez tenké membrány, pričom nedochádza k premiešaniu vzduchu. Rekuperácia efektívne vracia do objektu teplo, ktoré by sa inak stratilo vetraním otvoreným oknom.
Typy a konštrukcia hliníkových výmenníkov
Hliníkové výmenníky tepla sú univerzálne použiteľné pre centrálne aj decentrálne systémy vetrania a technologického odsávania. Konštrukčne sú najmä vhodné pre zostavné systémy do kruhového potrubia, ale existujú aj varianty určené pre systémy so štvorhranným potrubím.
Rekuperačné výmenníky MRW-AL
Výmenníky radu MRW-AL sú zostavené z hliníkových plechov do tesných blokov. Tieto bloky sú hermeticky zabudované do skrine z pozinkovaného plechu, ktorá je opatrená hrdlami pre pripojenie do kruhového potrubia. Odvod kondenzátu je riešený zásadne zospodu cez sifón pomocou dutého skrutky s priemerom 14 mm. Pre zabezpečenie správnej funkcie je nutné pri výmenníkoch zabezpečiť protimrazovú ochranu, ktorá je ovládaná termostatom regulujúcim otáčky prívodného ventilátora. Teplotná odolnosť týchto výmenníkov sa pohybuje v rozmedzí od -25 do +80 °C.
Skriňa rekuperačného výmenníka MRW-AL je vyrobená z pozinkovaného plechu a je opatrená kruhovými hrdlami v protiľahlých stenách. Veľkosti 280, 350, 500 a 750 je možné dodať s hrdlami umiestnenými aj v bočných stenách. Tieto veľkosti sa dodávajú tiež s obtokovou klapkou (BP), ktorá umožňuje regulovať prietok vzduchu.
Montáž rekuperačných výmenníkov MRW je možná v ľubovoľnej polohe, ale je nevyhnutné zabezpečiť možnosť odvádzania vzniknutého kondenzátu. Rekuperačný výmenník je potrebné, pokiaľ možno, inštalovať v spáde 5% smerom k odpadu. Prednosťou hliníkových výmenníkov MRW AL sú nižšie obstarávacie náklady a nižšie tlakové straty, avšak ich nevýhodou môže byť nižšia účinnosť a nižšia odolnosť proti chemikáliám v porovnaní s inými materiálmi.
Rekuperačné výmenníky IRW AL HE
Výmenníky radu IRW AL HE sú ďalším typom hliníkových výmenníkov, ktoré sú zostavené z Al plechu do úplne tesných blokov. Tieto bloky sú hermeticky vstavané do skrine z pozinkovaného plechu s prírubami pre pripojenie hranatého potrubia. Odvod kondenzátu je riešený spodom cez sifón a jednotku je potrebné inštalovať v spáde 2,5 - 5% smerom k výtlačnému hrdlu odvodu. Podobne ako pri MRW-AL, aj tu je nutné zabezpečiť protimrazovú ochranu termostatom alebo diferenciálnym tlakovým snímačom, prípadne použiť prevedenie s obtokom.
Iné hliníkové výmenníky
Hliníkové doskové výmenníky tepla, ktoré spĺňajú požiadavky nariadenia EK č. 1253/2014, sú zabudované do skrine rekuperátora. Veľkosti 280, 350 a 500 sa môžu dodávať s obtokovou klapkou, ktorá je umiestnená na strane prívodu čerstvého vzduchu. Tieto výmenníky sú odolné voči korózii a vlhkému prostrediu, avšak nemôžu sa používať vo výbušnom prostredí, v prostredí s chemickými výparmi, rozpúšťadlami a agresívnymi látkami. Hliníkové výmenníky tepla sú vhodné pre modulárne systémy s ventilátormi MIXVENT-TD, RM N, RK, CVB, CVAB N, CAB.
Pokročilé technológie a materiály
Okrem klasických hliníkových výmenníkov existujú aj pokročilejšie riešenia, ktoré kombinujú hliník s inými materiálmi pre dosiahnutie vyššej účinnosti a špecifických vlastností.
Vysoko účinné entalpické výmenníky s hliníkom
Rad RFK+ / RFC+ predstavuje plne entalpickú alternatívu protiprúdových hliníkových výmenníkov. Vďaka inovatívnej technológii ponúkajú nielen vysokú teplotnú účinnosť (až 90%), ale aj veľmi vysokú vlhkostnú účinnosť. Tajomstvo spočíva v použití unikátneho materiálu nazývaného Metalpic, ktorý bol vyvinutý špeciálne pre entalpické výmenníky. Metalpic pozostáva zo špeciálne upraveného hliníkového ťahokovu s maximálnou možnou otvorenou plochou, ktorý slúži ako nosná štruktúra pre veľmi tenkú polymérnu membránu.
Polymérna membrána je zodpovedná za prenos vlhkosti a tesnosť výsledného materiálu. Vďaka podpore ťahokovu môže byť membrána extrémne tenká, čo zabezpečuje lepší prenos vlhkosti. Následne sa tento sendvičový materiál spracováva ako klasická hliníková fólia pre výmenníky. Vďaka tejto konštrukcii je možné vytvoriť lamelu, ktorá sa pri tvarovaní vystuží a zväčší sa jej teplozmenná a vlhkozmenná plocha.
Tieto výmenníky sú tesné a vysoko selektívne, prepúšťajú len vodnú paru, nie iné plyny. Vďaka svojej konštrukcii s polymérovými membránami sa jednoducho čistia prepláchnutím alebo ponorením do vody, čím sa zvyšuje ich životnosť bez znižovania účinnosti rekuperácie. Špeciálna antibakteriálna vrstva membrány (Microban) zabraňuje prestupu pachov, mikróbov a škodlivín, čím udržiava vysoko hygienické prostredie.
Príkladom takého výmenníka je aj výmenník s rozmermi 619 x 400 x 394 mm a hmotnosťou 9,33 kg, vyrobený z hliníka a METALPIC.
Princípy fungovania a aplikácie
Rekuperačné výmenníky tepla sú srdcom každej vetracej jednotky. Zabezpečujú spätné získavanie tepelnej energie z odvádzaného vzduchu a jej odovzdávanie privádzanému čerstvému vzduchu. Tento proces výrazne znižuje celkovú spotrebu energie na vykurovanie, najmä v porovnaní so staršou zástavbou s vysokou energetickou náročnosťou.
Protimrazová ochrana
U výmenníkov je nevyhnutné zabezpečiť protimrazovú ochranu. Tá sa najčastejšie realizuje pomocou termostatu, ktorý ovláda otáčky prívodného ventilátora. V prípade rizika námrazy sa zníži rýchlosť ventilátora na prívode, čím sa obmedzí alebo zastaví prívod vonkajšieho vzduchu do jednotky. Niektoré systémy využívajú aj diferenciálny tlakový snímač na sledovanie tlakovej straty, ktorá pri namŕzaniu vzrastá.
Odvod kondenzátu
Pri procese rekuperácie dochádza v dôsledku ochladzovania teplého odpadového vzduchu ku kondenzácii vlhkosti. Preto sa jednotky musia napájať cez odpadový sifón na odvod kondenzátu. Je dôležité jednotku inštalovať v miernom spáde smerom k výtlačnému hrdlu odvodu kondenzátu.
Výber rekuperačnej jednotky
Základným parametrom pri výbere vetracej jednotky je prietok vzduchu, ktorý sa stanovuje podľa platných noriem v závislosti od veľkosti objektu a počtu osôb. Pre jednotlivé miestnosti sa navrhujú decentrálne jednotky s prietokom do 100 m³/h, pre byty centrálne jednotky s prietokom 150 až 200 m³/h a pre rodinné domy jednotky s prietokom od 350 do 550 m³/h.
Účinnosť rekuperácie je kľúčovým kritériom pri voľbe jednotky. Lacnejšie jednotky dosahujú účinnosť okolo 60-70%, zatiaľ čo kvalitné produkty presahujú 90%. Odporúča sa vyhľadávať jednotky s certifikátom Passivhaus Institut, ktorý garantuje minimálnu účinnosť rekuperácie pri vyváženom prietoku vzduchu.
Ventilátory a ovládanie
Významnou súčasťou rekuperačných jednotiek sú ventilátory. Moderné jednotky, ako napríklad Zehnder, využívajú ventilátory s jednosmernými EC motormi, ktoré sa vyznačujú nízkou spotrebou elektrickej energie, zníženým podielom trenia a tichým chodom. Energetická účinnosť týchto ventilátorov je často uvádzaná v certifikátoch od Passivhaus Institut.
Ovládanie rekuperačných jednotiek by malo byť čo najjednoduchšie a umožňovať reguláciu prietoku vzduchu. Možnosti ovládania zahŕňajú manuálnu reguláciu v niekoľkých úrovniach, automatickú reguláciu podľa denného času, úrovne CO₂, relatívnej vlhkosti vzduchu, teploty alebo ich kombinácií. Ovládací panel môže byť umiestnený na stene a zobrazovať okrem prevádzkových údajov aj upozornenia na potrebu údržby (čistenie alebo výmena filtrov).
Pre rýchle odvetranie vlhkosti z miestností, napríklad po sprchovaní, možno použiť rázový kúpeľňový spínač, ktorý dočasne nastaví jednotku na najvyššiu úroveň vetrania.
Ďalšie komponenty a príslušenstvo
Súčasťou systémov riadeného vetrania s rekuperáciou sú aj ďalšie komponenty, ktoré zvyšujú komfort a efektivitu prevádzky.
Letný obtok (By-pass)
Počas chladnejších nocí v letnom období, keď je vonkajší vzduch chladnejší ako vnútorný, je možné využiť automatickú funkciu obtoku. Tento systém vedie odpadový vzduch okolo výmenníka tepla, čím sa zabráni ohrievaniu privádzaného chladnejšieho vzduchu teplým odpadovým vzduchom. Vďaka tomu sa do interiéru privádza ochladený vonkajší vzduch.
Zemné výmenníky tepla
Pre predhriatie (v zime) alebo ochladenie (v lete) privádzaného čerstvého vonkajšieho vzduchu sa využívajú zemné výmenníky tepla. Tieto systémy využívajú relatívne konštantnú teplotu zeminy.
- Vzduchový zemný výmenník: Vonkajší vzduch sa nasáva cez potrubie s priemerom cca 110 mm a dĺžkou 40-50 m uložené v hĺbke minimálne 1,2 m v zemi. Potrubie musí mať sklon 2-3% smerom k vetracej jednotke, kde sa zabezpečí odvod kondenzátu.
- Kvapalinový zemný výmenník (soľankový): Využíva zemnú sondu alebo soľankový kolektor (uzavretý okruh potrubia s nemrznúcou kvapalinou) s dĺžkou cca 60 m, uložený v hĺbke minimálne 1,2 m. Tepelná energia zo zeminy sa pomocou výmenníka tepla odovzdáva do nasávaného vzduchu. Tento typ je efektívnejší, najmä pri ochladení vzduchu v lete a ochrane jednotky proti námraze v zime.
Chladiace jednotky
Na aktívne ochladzovanie a zvlhčovanie privádzaného vzduchu počas teplých letných dní slúžia chladiace jednotky (napr. Zehnder ComfoCool). Tieto jednotky využívajú tepelné čerpadlo a sú integrované s vetracou jednotkou. Umožňujú nastaviť požadovanú teplotu a automaticky sa zapínajú a vypínajú podľa potreby. Oproti bežným klimatizačným jednotkám majú menší výkon, ale dodávajú do interiéru čerstvý, ochladený a odvlhčený vzduch bez prievanu a s minimálnou hlučnosťou.
Filtre a tlmiče hluku
O čistotu vzduchu privádzaného do miestností a o ochranu jednotky sa starajú filtre. V každej jednotke bývajú dva filtre - na prívode a na odvode vzduchu (jemný filter). Odporúča sa ich výmena 1-2 krát ročne. Tlmiče hluku slúžia na zníženie hluku šíriaceho sa ventilačnými systémami.
tags: #hlnikovy #vymennik #rekupeacnej #jednotky