Od kilku lat możemy zaobserwować stale rosnące zainteresowanie tematem wilgotności powietrza w domu w okresie zimowym. Trend ten sprawił, że odzysk wilgoci w okresie zimowym stał się tematem wielu kampanii marketingowych oraz spopularyzował rekuperatory z wymiennikami ciepła, które mają właśnie taką funkcję. Obecnie śmiało możemy stwierdzić, że zdecydowana większość inwestorów na etapie wyboru rozwiązania do swojego domu jako jeden z podstawowych parametrów rekuperacji domowej postrzega kwestię pasywnego nawilżania powietrza w okresie zimowym. Wsłuchując się w sygnały, które wysyła do nas rynek, możemy śmiało wnioskować, że kolejnym etapem całego procesu będzie zainteresowanie kwestią wilgotności powietrza, ale nie w okresie zimowym, lecz w okresie letnim. Z czego to wynika? Koszty energii elektrycznej stale rosną, liczba klimatyzatorów domowych jest coraz większa, a ich użytkownicy będą poszukiwać optymalizacji kosztów. Z pomocą w omawianym temacie przychodzą wymienniki, które pasywnie osuszają powietrze.
Klimatyzowanie pomieszczeń a rekuperacja
Klimatyzatory, które są montowane w domach działają z wykorzystaniem powietrze obiegowego. Oznacza to, że pobierają powietrze z pomieszczenia, następnie je chłodzą i z powrotem wdmuchują. Intensywność pracy klimatyzatora, a co za tym idzie koszty eksploatacji są zależne od zysków ciepła w budynku i z założenia największy udział przypada na zyski od nasłonecznienia okien. Znaczący udział mają również zyski ciepła od wentylacji tj. temperatura i wilgotność powietrza które dostarczamy do domu.
Rekuperatory ze standardowymi wymiennikami przeciwprądowymi oraz obrotowymi realizują proces odzysku chłodu tj. wykorzystują chłód z domu do pasywnego chłodzenia powietrza, natomiast nie realizują procesu pasywnego osuszania powietrza. Oznacza to, że powietrze ma wysoką wilgotność względną, a klimatyzacja poza procesem chłodzenia musi również je dodatkowo osuszyć.
Moc potrzebna do schłodzenia i osuszenia powietrza do komfortowych parametrów jest liczona na podstawie różnicy entalpii powietrza które dostarczamy do budynku oraz powietrza które chcemy końcowo uzyskać, według poniższego wzoru.
Q = V ρp (h2 – h1)
gdzie:
Q – moc potrzebna do procesu chłodzenia, kW
V – strumień powietrza, w przykładzie 300 m3/h = 0,08 m3/s
ρp – gęstość powietrza, kg/m3
h2 – entalpia powietrza w punkcie początkowym – odczyt dla powietrza dostarczanego do pomieszczeń po odzysku na wymienniku ciepła, kJ/kg
h1 – entalpia powietrza w punkcje końcowym – odczyt dla powietrza, które chcemy końcowo uzyskać tj. 22°C RH = 40%, kJ/kg
Poniżej znajdują się konkretne przykłady obrazujące zalety wymienników entalpicznych, wszystkie dane zostały obliczone z wykorzystaniem oprogramowania do doboru rekuperatorów Domekt firmy Komfovent.
Domekt-R400-V ze standardowym wymiennikiem obrotowym (rys. 1.)
W standardowym wymienniku obrotowym mamy do czynienia z odzyskiem chłodu bez pasywnego osuszania powietrza.
Oznacza to, że do pomieszczeń po procesie odzysku w wymienniku ciepła będzie dostarczać powietrze o temperaturze 25,3°C i wilgotności względnej 67%. Żeby końcowo uzyskać temperaturę nawiewu w pomieszczeniach 22°C i wilgotność względną 40% potrzebujemy Q = 2,11 kW.
h1 = 59,9 kJ/kg – entalpia powietrza po odzysku chłodu z pasywnym osuszaniem,
h2 = 38,8 kJ/kg – entalpia powietrza, które docelowo chcemy osiągnąć.
Domekt-CF400-V ze standardowym wymiennikiem przeciwprądowym (rys. 2.)
W standardowym wymienniku przeciwprądowym mamy do czynienia z analogiczną sytuacją do standardowego wymiennika obrotowego tzn. wymiennik prowadzi proces odzysku chłodu bez pasywnego osuszania powietrza. Oznacza to, że do pomieszczeń po procesie odzysku w wymienniku ciepła będzie dostarczać powietrze o temperaturze 25,3°C i wilgotności względnej 67%.
Żeby końcowo uzyskać temperaturę nawiewu w pomieszczeniach 22oC i wilgotność względną 40% potrzebujemy Q = 2,07 kW.
h1 = 59,5 kJ/kg – entalpia powietrza po odzysku chłodu z pasywnym osuszaniem,
h2 = 38,8 kJ/kg – entalpia powietrza, które docelowo chcemy osiągnąć.
Domekt-R400-V z wymiennikiem obrotowym sorpcyjnym-entalpicznym (rys. 3.)
Wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny zapewnia najlepsze parametry w kontekście pasywnego chłodzenia i osuszania powietrza. Dzięki zastosowaniu innowacyjnej powłoki zeolitowej wymiennik jest w stanie uzyskiwać bardzo wysokie parametry odzysku chłodu 84% przy jednoczesnej sprawności pasywnego osuszania powietrza na poziomie nawet 80%. Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania powietrze dostarczane do pomieszczeń ma temperaturę analogiczną do poprzednich przykładów natomiast jego wilgotność względna wynosi zaledwie 51%, co przekłada się na moc potrzebną do klimatyzowania pomieszczeń.
Podsumowując, żeby końcowo uzyskać temperaturę nawiewu w pomieszczeniach 22°C i wilgotność względną 40% potrzebujemy Q = 1,28 kW.
h1 = 51,6 kJ/kg – entalpia powietrza po odzysku chłodu z pasywnym osuszaniem,
h2 = 38,8 kJ/kg – entalpia powietrza, które docelowo chcemy osiągnąć.
Domekt-CF400-V z wymiennikiem przeciwprądowym entalpicznym (rys. 4.)
Wymiennik przeciwprądowy entalpiczny bazujący na membranie polimerowej podobnie jak wymiennik obrotowy sorpcyjny-entalpiczny odzyskuje chłód i dodatkowo pasywnie osusza powietrze. Odzysk chłodu w tym przypadku wynosi 77% a sprawność pasywnego osuszania powietrza nawet 69%. Powietrze dostarczane do pomieszczeń ma podobną temperaturę do poprzednich przykładów natomiast wilgotność względna powietrza wynosi jedynie 51%. Aby końcowo uzyskać temperaturę nawiewu w pomieszczeniach 22°C i wilgotność względną 40% potrzebujemy Q = 1,41 kW.
h1 = 52,9 kJ/kg – entalpia powietrza po odzysku chłodu z pasywnym osuszaniem,
h2 = 38,8 kJ/kg – entalpia powietrza, które docelowo chcemy osiągnąć.
Pasywne osuszanie powietrza wpływa na realny koszty klimatyzowania pomieszczeń w okresie letnim. Różnice w zużyciu energii są znaczące, dlatego w ocenie firmy Ventia rozwiązania entalpiczne z czasem wyprą standardowe wymienniki ciepła, które są dobrym, sprawdzonym rozwiązaniem, jednak niemającym aż tak dużo atutów jak wymienniki entalpiczne. Podsumowując, zastosowanie rekuperatora z entalpicznym wymiennikiem ciepła tj.: obrotowego sorpcyjnego-entalpicznego lub przeciwprądowego entalpicznego powoduje obniżenie kosztów klimatyzowania pomieszczeń naweto 30-40% w porównaniu z rekuperatorami ze standardowym wymiennikiem ciepła.