Rekuperačné jednotky: Hliníkový alebo plastový výmenník?

Systémy rekuperácie energie umožňujú technicky a ekonomicky efektívne využiť už existujúce teplo, vlhkosť a chlad, pričom sú vypočítané a prispôsobené podľa individuálnych potrieb. Tento proces trvalo znižuje spotrebu primárnej energie a pozitívne vplýva na amortizáciu zariadenia. Okrem toho možno výrazne redukovať služby potrebné na inštaláciu a znížiť investičné a prevádzkové náklady. V mnohých národných a medzinárodných normách a predpisoch je používanie systémov rekuperácie energie povinné a jeho dodržiavanie sa musí preukázať.

Systémy rekuperácie tepla WOLF sú navrhnuté tak, aby minimalizovali prípadné podiely cirkulujúceho vzduchu. To znamená, že častice kontaminované vírusom nemajú takmer žiadnu šancu dostať sa z odvádzaného vzduchu do privádzaného vzduchu. Pre vzduchotechnické zariadenia WOLF je k dispozícii veľký výber vysoko účinných doskových a rotačných výmenníkov tepla. Pre modulárnu oblasť bol špeciálne vyvinutý vysokovýkonný systém so spoločným hydraulickým okruhom (HKVS).

Typy výmenníkov tepla pre rekuperačné jednotky

Rekuperačná jednotka je kľúčovým prvkom modernej vzduchotechniky, ktorý hrá zásadnú rolu v zabezpečení zdravého a energeticky efektívneho vnútorného prostredia. Hlavnými časťami rekuperačných jednotiek sú ventilátory, tepelné výmenníky, riadiace systémy, plášte, filtre a ďalšie príslušenstvo.

Doskový výmenník tepla

Doskové výmenníky tepla patria medzi rekuperačné systémy spätného získavania tepla (WRG) a sú optimálnym riešením pre vzduchotechnické jednotky s rekuperáciou tepla v rozsahu malého a stredného objemu vzduchu. Používajú sa najmä vo vzduchotechnických systémoch (VZT) s malým a stredným objemom vzduchu.

Výhody doskového výmenníka tepla:

• Stupeň účinnosti až 90 %
• Zabezpečený proti výpadkom a nenáročný na údržbu - pretože neobsahuje žiadne pohyblivé časti.
• Bez prenosu vlhkosti a zápachu
• Možnosť letného obtoku vďaka integrovanému bypassu
• Vhodný pre adiabatické chladenie odvádzaného vzduchu
• Funkcia na ochranu proti námraze
• Vysoká odolnosť proti korózii vďaka špeciálnym hliníkovým doskám
• Bez akéhokoľvek silikónu
• Veľmi hygienický

Nevýhody doskového výmenníka tepla:

• Vznik kondenzátu, ktorý si vyžaduje napojenie do kanalizácie.
• Príliš efektívne vetranie, ktoré môže spôsobiť vysúšanie vzduchu v exteriéri počas zimného obdobia (možno eliminovať použitím entalpického výmenníka).

Rotačný výmenník tepla

Rotačné výmenníky tepla sú univerzálne použiteľné v celom rozsahu objemov vzduchu a vďaka svojej schopnosti prenášať vysoký výkon rekuperácie tepla na malom priestore sú výhodné predovšetkým v oblastiach s väčšími objemami vzduchu. Za svoju univerzálnu použiteľnosť vďačia rotory špeciálnej konštrukcii, kde sú nosný materiál, stavebná hĺbka, výška vĺn a priemer voliteľnými parametrami.

Typy rotačných výmenníkov:

• Kondenzačný rotor: Prenáša teplo pomocou akumulačnej hmoty. V zimnej prevádzke sa akumulačná hmota v odvádzanom vzduchu zohrieva a pomalým otáčaním rotora sa tepelná energia odovzdáva čerstvému vzduchu. Dosahuje účinnosť až 85 %.
• Entalpický rotor: Okrem prenosu energie podporuje aj prenos vlhkosti vďaka hygroskopickému povrchu akumulačnej hmoty. Dosahuje účinnosť až 85 %.
• Sorpčný rotor: Umožňuje celoročný prenos tepla a vlhkosti vďaka hygroskopickému povrchu akumulačnej hmoty, pričom proces môže prebiehať aj v opačnom smere, čo ho robí ideálnym aj na letnú prevádzku.

Výhody rotačného výmenníka tepla:

• Vysoký stupeň prenosu na malom priestore
• Vysoká flexibilita a možnosť využitia v mnohých oblastiach
• Plynulá regulácia výkonu otáčkami rotora
• Letný obtok vďaka nečinnosti rotora
• Nízka strata tlaku
• Efekt samočistenia vďaka spôsobu prevádzky
• Nepretržitá prevádzka, pretože nie je potrebný obtok na odmrazovanie
• Možnosť prenosu vlhkosti (entalpický a sorpčný rotor)
• Bez nutnosti zaústenia do kanalizácie (pri entalpických a sorpčných rotoroch)

Nevýhody rotačného výmenníka tepla:

• Potenciálna poruchovosť otočného mechanizmu
• Možnosť netesnosti a prieniku odvádzaného vzduchu do privádzaného
• Nižšia účinnosť spätného zisku v porovnaní s niektorými doskovými výmenníkmi
• Zvýšená spotreba elektriny na pohon otočného mechanizmu

Vysokovýkonný systém so spoločným hydraulickým okruhom (HKVS)

Tento systém umožňuje vysokoúčinnú rekuperáciu tepla aj v priestoroch s obzvlášť vysokými nárokmi na kvalitu ovzdušia. Vďaka 100 % oddeleniu privádzaného a odvádzaného vzduchu je vylúčený prenos škodlivých látok, vlhkosti, zápachu či choroboplodných zárodkov. Teplo alebo chlad možno do okruhu zapojiť aj hydraulicky.

Porovnanie hliníkového a plastového výmenníka tepla

Pri výbere rekuperačného systému často vzniká otázka, či zvoliť hliníkový alebo plastový výmenník. Každý materiál má svoje špecifické fyzikálne a mechanické vlastnosti, ktoré ovplyvňujú výkon a vlastnosti samotného výmenníka.

Vlastnosti materiálov:

Vplyv parametrov na výmenník:

• Měrná hmotnost: Plast je ľahší, čo znamená, že rovnaký objem plastu bude viac ako 2,5-krát ľahší ako hliník.
• Pevnost: Plast má zhruba 2,5-krát menšiu pevnosť, preto vyžaduje väčšiu hrúbku materiálu, aby lamela výmenníka odolala tlakovým pomerom.
• Součinitel prostupu tepla: Hliník má výrazne vyššiu tepelnú vodivosť, čo je výhodné pre prenos tepla.
• Poměrné prodloužení (tažnost): Vďaka podstatne väčšej tažnosti plastu je možné vytvoriť viac vĺn v protiprúdovej časti výmenníka, čím sa zväčšuje teplosmenná plocha a zvyšuje účinnosť. Toto umožňuje použiť väčšiu rozteč lamiel v porovnaní s hliníkom.
• Cena: Hoci plast má nižšiu cenu za kilogram, potrebná trojnásobná hrúbka a 2,5-násobne menšia merná hmotnosť plastu robia materiálovú cenu lamely porovnateľnou. Vďaka väčšej teplosmennej ploche plastových výmenníkov sa však často používa menej lamiel, čo vedie k nižšej celkovej cene plastových výmenníkov.

Príklad porovnania:

• Hliníkový výmenník (REK+27-300-22): Vstup: 5 °C, vlhkosť: 72 %; Výstup: 25 °C, vlhkosť: 28 %. Orientačná cena: o 10 % drahší ako plastová varianta.
• Plastový výmenník (REP+27-300-32): Vstup: 5 °C, vlhkosť: 72 %; Výstup: 25 °C, vlhkosť: 28 %. Orientačná cena: o necelých 10 % lacnejší ako hliníková varianta.

Z technického hľadiska vychádza ako víťaz hliníkový výmenník, zatiaľ čo cena nahráva použitiu plastového výmenníka. Voľba závisí od individuálnych potrieb a preferencií.

Výhody a nevýhody oboch riešení:

• Hliníkový výmenník:
• Odolnejší vyšším teplotám.
• Pri nižších teplotách nepraská, nekřehne.
• Plastový výmenník:
• Nižšia cena.
• Možnosť vytvorenia väčšej teplosmennej plochy vďaka vyššej tažnosti.

Mnoho zákazníkov preferuje plastové výmenníky pre rezidenčné aplikácie a hliníkové výmenníky pre komerčné aplikácie.

Funkcie a prínosy rekuperácie

Vetranie s rekuperáciou je synonymom spätného získavania tepla, čo znamená, že čerstvý vonkajší vzduch, ktorý vstupuje do interiéru, nie má vonkajšiu teplotu (napr. -5 °C), ale prijateľných napr. 16 °C (pri interiérovej teplote okolo 20 °C). Rekuperátor si možno predstaviť ako výmenník (plastový alebo hliníkový), cez ktorý prúdi prívodný a odvodný vzduch opačným smerom a každý svojou cestou, tak aby sa nestretli.

Hlavné prínosy vetrania s rekuperáciou:

1. Dostatok čerstvého vzduchu po celý rok a rýchle zbavenie pachov: Vďaka rekuperačným systémom sa o neustálu výmenu vzduchu postará vetracia jednotka bez nutnosti otvárania okien.
2. Redukcia vlhkosti pri problémových stavbách: Systém výrazne redukuje vzdušnú vlhkosť a kondenzáciu na stenách, čím predchádza vzniku plesní.
3. Čistý vzduch pre alergikov a v oblastiach s polietavým prachom: Filtre zachytávajú alergény ako peľ a polietavý prach, čím zlepšujú kvalitu vzduchu pre citlivých jedincov.
4. Úspora energií/tepla: V porovnaní s bežným vetraním oknami, rekuperácia minimalizuje tepelné straty, čo sa môže prejaviť na nižšej faktúre za vykurovanie.

Časté mýty o rekuperácii:

• Hučí to a fúka ľuďom na hlavu: Dobre navrhnuté a prevedené systémy nie sú hlučné a prevádzka jednotky je takmer nepostrehnuteľná.
• V rúrkach rastú plesne: Pri správnom filtrovaní vzduchu a pravidelnom čistení systémov nie sú problémy s plesňami v potrubí takmer nikdy.
• Rekuperácia je len pre pasívne domy: Toto je úplne mylná predstava; rekuperácia je prínosná pre všetky typy budov.
• Vetranie s rekuperáciou je nadštandard a zbytočný luxus: Vzhľadom na dôležitosť kvality vzduchu, ktorý denne dýchame, je rekuperácia investíciou do zdravia a pohody.

Cena základných variantov vetrania bytu sa pohybuje od 60 000 Kč a vetrania rodinných domov v horizonte 75 000 - 120 000 Kč, s ročnými nákladmi 3-5 000 Kč.

Vysoko účinný entalpický výmenník

Vysoko účinný entalpický výmenník, ako napríklad rad RFK+ / RFC+ od RECUTECH, predstavuje pokročilú alternatívu k protiprúdovým hliníkovým výmenníkom. Vďaka inovatívnej technológii ponúka nielen vysokú teplotnú účinnosť (až 90 %), ale aj veľmi vysokú vlhkostnú účinnosť.

Vlastnosti entalpického výmenníka:

• Vysoká teplotná účinnosť: Materiály umožňujú tvarovanie a zväčšenie teplosmennej plochy, čím dosahujú účinnosť prenosu tepla až 90 %.
• Tesnosť: Zabezpečuje tesnosť výsledného materiálu, čím zabraňuje nežiaducim stratám.
• Vysoká selektivita: Membrána prepúšťa len vodnú paru, nie iné plyny, vďaka unikátnemu materiálu Metalpic.
• Konštrukcia: Skladá sa zo špeciálne upraveného hliníkového ťahokovu, ktorý tvorí nosnú štruktúru pre tenkú polymérnu membránu. Táto kombinácia umožňuje vytvoriť lamelu s vystuženou štruktúrou a zväčšenou teplozmennou a vlhkozmennou plochou.

Entalpické výmenníky efektívne prenášajú nielen teplo, ale aj vlhkosť, čím eliminujú problém vysúšania vzduchu v zimnom období a zároveň pomáhajú regulovať vlhkosť v interiéri.

Princíp fungovania rekuperácie

Rekuperácia tepla pri vetraní je proces, pri ktorom sa tepelná energia odovzdáva medzi odvádzaným a privádzaným vzduchom v rekuperačnom výmenníku vo vzduchotechnickej jednotke. Prúdy privádzaného a odvádzaného vzduchu sú oddelené, čím sa zabraňuje ich zmiešaniu a prenosu pachov.

V zimnom období: Odpadový vzduch z interiéru, ktorý je vydýchaný a znečistený (s vysokou hodnotou CO2, vlhkosťou, zápachom), prúdi z obytných miestností (ako sú kuchyne či kúpeľne) pomocou ventilátora do rekuperačnej jednotky. Tu mu výmenník tepla odoberie časť tepelnej energie a odovzdá ju čerstvému vzduchu privádzanému z vonkajšieho prostredia, ktorý má nízku teplotu. Týmto procesom sa čerstvý vzduch predhrieva a znižujú sa tepelné straty.

V letnom období: Rekuperácia môže fungovať opačne, pričom ochladzuje privádzaný vzduch pomocou chladnejšieho odvádzaného vzduchu z interiéru, čím zabraňuje prehrievaniu interiéru. V chladnejších večerných hodinách je možné aktivovať funkciu pasívneho chladenia s vyradením spätného získavania tepla pre zabezpečenie príjemnej vnútornej klímy.

Účinnosť rekuperácie tepla sa môže pohybovať od 80 % do 95 % v závislosti od zvoleného rekuperačného výmenníka a prietokového objemu vzduchu.

Centrálna vs. decentrálna rekuperácia

Pri výbere rekuperačnej jednotky je dôležité rozhodnúť sa medzi centrálnou a decentrálnou (lokálnou) rekuperáciou.

• Centrálna rekuperácia: Je zložitejšia na inštaláciu, vyžaduje potrubné rozvody pre vstupy a výstupy vzduchu. Umožňuje vysoké prietoky vzduchu.
• Decentrálna (lokálna) rekuperácia: Funguje bez potrubných rozvodov, pričom jednotlivé rekuperačné jednotky sú osadené priamo v obvodovej stene. Umožňuje vysoké prietoky vzduchu do 70 m³/h.

Starostlivosť o rekuperačný systém

Rovnako ako pri všetkých technických zariadeniach, aj rekuperačný systém vyžaduje pravidelnú starostlivosť a údržbu. Pravidelná výmena filtrov a čistenie výmenníka tepla sú kľúčové pre zabezpečenie optimálnej funkčnosti, efektivity a kvality vzduchu.

Rekuperácia ako prírodná klimatizácia

V lete je možné rekuperačnú jednotku v kombinácii so zemným kolektorom použiť ako prírodnú klimatizáciu. Približne +15 °C studený vzduch zo zemného kolektora je pomocou ventilátora vháňaný do obytných priestorov, čím je zabezpečené prirodzené klimatizovanie s takmer nulovými nákladmi.

tags: #rekuperator #hlinikovy #alebo #plastovy #vymennik