Rekuperatorius - energijos ekonomija iki 90%!

Silumine

Šilumos energija brangsta. Naftos bei dujų atsargos Žemėje senka. Šilumos taupymas yra privalomas. To reikalauja visų Europos šalių statybos reglamentai.

Vėdindami patalpas, mes išmetame lauk šiltą orą. Vienos 20 m²ploto, patalpos vėdinimui per šildymo sezoną sunaudojama mažiausiai 250 000 m³ oro. Jo pašildymui eikvojama apie 2000 kW*val. šiluminės energijos. Nesunkiai galite paskaičiuoti, kiek sunaudojama jūsų butui, biurui. O kiek šilumos išleidžia į orą sporto kompleksas, prekybos centras!

Rekuperatorius geriausias sprendimas, norint taupyti šilumos sąnaudas

Rekuperatorius - geriausias sprendimas, norint taupyti šilumos sąnaudas.

Panaudodami išmetamo oro šilumą, rekuperatoriai pašildo tiekiamą lauko orą. Energijos ekonomija sudaro~80%.

Analogiškai, vasara, kondicionuojamose patalpose rekuperatoriaus pagalba galima taupyti šaldymo energiją. Rekuperacinė vėdinimo sistema ypač aktuali gyvenamuose namuose, kur patalpas reikia vėdinti 24 val./parą .


Kaip veikia šilumos rekuperatorius:
Rekuperatorių galima palyginti su radiatoriumi, kuriame vietoje karšto vandens teka ištraukiamas iš patalpos šiltas oras. Pastarasis atiduoda savo šilumą, tiekiamam į patalpą, lauko orui ir tik po to yra išmetamas laukan.

Laukas Patalpa

Egzistuoja net keletą skirtingu tipų rekuperatorių, kuriose šilumos apsikeitimas realizuojamas skirtingais būdais. Plokšteliniuose rekuperatoriuse, apart tiesioginio šilumos perdavimo, kondensuojasi išmetamo oro drėgmė, dėl ko papildomai išsiskiria daug energijos ir paduodamas oras pašildomas šiek tiek daugiau. Rotoriniuose rekuperatoriuose, atvirkščiai – iš išmetamo oro paimama ne tik šiluma bet ir drėgmė, todėl jie žiema ne sausina patalpos oro ir yra tinkami naudoti gyvenamųjų patalpų vėdinimui. Tačiau visi rekuperatoriai leidžia pasiekti įspūdingą ekonomijos efektą: be jokių energijos sąnaudų, panaudojant tik išmetamo oro šilumą, paduodamas oras pašildomas beveik iki kambario temperatūros.

Rotoriniai rekuperatoriai:

Rekuperatorius

Kaip veikia: Nors rotoriniam rekuperatoriuje naudojamas tas pats šilumokaičio principas, konstrukcija yra ypatinga. Rotorius - yra lyg didelis būgnas, sudarytas iš labai mažo skersmens vamzdelių. Jis patalpinamas į vėdinimo agregatą tokiu būdu, kad viena jo pusė pertveria oro ištraukimo kanalą, o kita – oro padavimo kanalą. Ištraukiamas iš patalpos oras teka per rotoriaus vamzdelius ir sušildo jos. Rotorius lėtai sukasi ir po kurio laiko, sušildyti vamzdeliai atsiduria padavimo kanale. Šaltas lauko oras, tekėdamas per šios vamzdelius, sušyla. Po to atvėsę vamzdeliai vėl atsiduria kitoje pusėje, kur išmetamas oras vėl sušildo jos. Tokiu būdu vyksta nepertraukiamas šilumos perdavimas.

Išsaugo drėgmę: Kadangi rekuperatoriuje išmetamas oras labai stipriai atšaldomas, jame esanti drėgmė kondensuojasi ant vamzdelių paviršiaus. Kai šie vamzdeliai atsiduria padavimo pusėje – vandens lašeliai išgaruoja į tiekiamą į patalpą orą . Tokių būdu paduodamas oras sudrėkinamas ir žiema jus nekenčiate nuo per sauso oro. Kai kuriuose modeliuose vamzdeliai padengti drėgmę absorbuojančia medžiaga (higroskopiniai rekuperatoriai). Tai padeda išsaugoti daugiau drėgmės.

Nėra užšalimo pavojaus: Kai šaltas lauko oras, tekėdamas per rotoriaus vamzdelius, atvėsina jos iki neigiamos temperatūros, gali atsitikti taip, kad ne visa drėgmė spėjo išgaruoti. Tada likę kondensato lašai užšąla. Tačiau, šių lašu kiekis yra labai mažas ir kiekvienas vamzdelis lieka pralaidus orui. Po kuriu laiko, pasisukus rotoriui, per vamzdelius pradeda tekėti šiltas oras iš patalpos ir atitirpina užšalusius drėgmės likučius. Automatika stebi rotoriaus temperatūrą ir esant reikalui gali pamažinti rotoriaus sukimusi greitį, kad vamzdeliai tikrai suspėtu atitirpti.

Didelis efektyvumo %: Nors maksimalus temperatūros perdavimo koeficientas (80-85%) yra mažesnis nei kai kurių plokštelinių rekuperatorių, tačiau lyginant bendros šilumos efektyvumo koeficientus (temperatūra + drėgmė), rotorinis rekuperatorius yra gerokai pranašesnis. Be to, rekuperacijos procesas nėra stabdomas dėl užšalimo pavojaus, todėl bendras per šildymo sezoną sutaupytas energijos kiekis gali net kelis kartus viršyti analogiško plokštelinio rekuperatoriaus pasiekimą.

Mažesnės elektros sąnaudos, nedideli gabaritai: Kadangi oro kelias per siaurus rotorinio šilumokaičio vamzdelius yra keletą kart trumpesnis nei plokšteliniame šilumokaityje – pasipriešinimas yra juntamai mažesnis ir galima naudoti mažesnio galingumo ventiliatorių. Mažesni įrenginio gabaritai leidžia taupyti vietą pastate. Egzistuoja visa gama plokščių pakabinamų modelių, kurios nesunkiai galima paslėpti už pakabinamų lubų

Ar informacija buvo naudinga? ->


Plokšteliniai rekuperatoriai:

Plokšteliniai rekuperatoriai neperduoda ištraukiamo oro drėgmės į paduodamą orą, todėl jie yra nepamainomi patalpose, kur yra drėgmės perteklius, pvz. baseinuose.

Plokstelinis Rekuperatorius

Konstrukcija: Plokštelinis rekuperatorius atrodo kaip kubas, sudėtas iš atskirų plokštelių (sumuštinio principu). Tarp plokštelių teka oras. Kas antrame tarpe teka šaltas lauko oras. Per kitus tarpus teka šiltas, ištraukiamas iš patalpos oras. Šiluma per plonas folijos seneles perduodama paduodamam orui. To tarpu paduodamo ir ištraukiamo oro kanalai lieka visiškai izoliuoti vienas nuo kito. Kondensatas, išsiskiriantis išmetamo oro kanale, surenkamas į specialų indą ir nuvedamas į kanalizaciją

Kryžminis rekuperatorius: labiausiai paplitę plokšteliniai rekuperatoriai su kvadrato formos skerspjūvio šilumokaičiu. (žr. paveikslėlį). Kaip matote, paduodamo ir ištraukiamo oro srautu kryptys kryžiuojasi vienas kito atžvilgiu. Paduodamas oras, keliaudamas per šilumokaiti, palaipsniui šylą, išmetamas atvirkščiai – šąla. Gaunasi kad viename kampe skirtumas tarp paduodamo ir ištraukiamo oro temperatūros yra maksimalus ir šiluma perduodama labai greitai. O kitame kampe temperatūra yra beveik vienoda ir šilumos perdavimas nevyksta. Tokiu būdu šilumokaičio paviršius naudojamas nevienodai ir kryžminio plokštelinio rekuperatoriaus galimybės yra labai ribotos. Maksimalus temperatūrinis efektyvumas dažniausiai siekia tik 55%. Tam kad pašildyti paduodamą orą iki kambario temperatūros naudojamas papildomas elektrinis arba vandeninis šildytuvas

Kryžminis priešpriešinių srautų rekuperatorius: Krizminiai-priespriesiniai-rekuperatoriai

Šiame įrenginyje naudojamas šilumokaitis turi dvigubai didesnį plokštelių plotą bei pailgą formą. Vidurinėje dalyje oro srautai juda vienas prieš kitą. Gaunasi kad apatinėje dalyje atvėsęs išmetamas oras perduoda šilumą lauko orui (kurio temperatūra yra dar žemesnė). Viršutinėje dalyje taip pat vyksta šilumos perdavimas, kadangi įšilęs rekuperatoriuje lauko oras kontaktuoja su dar šiltesniu ištraukiamu oru. Šilumos perdavimas nepertraukiamai vyksta praktiškai visame šilumokaičio plote. Turint dvigubai didesnį šilumokaičio plotą, tai leidžia pasiekti gerokai didesnio šildymo efekto. Tiesa, šie įrenginiai naudoja šiek tiek galingesnius ventiliatorius, tam kad nugalėti didesnį šilumokaičio pasipriešinimą, bet šilumos ekonomija dešimtimis kartų viršija sunaudotą elektros energiją.

Priešpriešinių srautų rekuperatorius:Priešpriešinių srautų rekuperatorius

Vokiškos firmos Paul inžinieriai sukūrė rekuperatorių, kuriame ne tik išvengė srautų sukryžiavimo, bet ir kelis kartus padidino darbinį šilumokaičio paviršiaus plotą. Vidurinė šilumokaičio dalis, kurioje srautai juda lygiagrečiai priešingomis kryptimis, yra gerokai ilgesnė nei kryžminėse priešpriešiniuose rekuperatoriuse. Be to, lauko oro ir ištraukiamo oro kanalai išdėstyti ne sluoksniais, o šachmatų principu. Šilumos apsikeitimas vyksta ne iš 2-jų, o iš visų 4-jų pusių. Bandymuose užfiksuota, kad 1.6m aukščio, 100-300 m³/h našumo, Paul rekuperatoriaus temperatūrinis efektyvumo koeficientas siekė 92%.

Tam kad išgauti maksimalų efektyvumą, Paul kompanija rekomenduoja priešpriešinio srauto rekuperatorius eksploatuoti ne maksimaliu, o dvigubai mažesniu našumu.

Vandens garų panaudojimas šildymui: žinoma kad prisotintas drėgmės oras talpina savyje daug didesnį šilumos energijos kiekį nei sausas. Kai vyksta drėgmės kondensacija, šia energija išsilaisvina ir panaudojama paduodamo oro šildymui. Ir atvirkščiai – sausas paduodamas oras reikalauja daug mažiau energijos tam, kad jį sušildyti. Kadangi plokšteliniai rekuperatoriai naudojami drėgnų patalpų vėdinimui, priešpriešinių srautų rekuperatorių temperatūrinis koeficientas gali siekti 80-95%.

Užšalimo pavojus: kadangi ištraukiamas iš patalpos oras yra staiga atšaldomas, susidaro kondensatas. Kai lauko oro temperatūra yra žemiau nulio, kondensatas pradeda užšalinėti ant šilumokaičio sienelių ir užblokuoja rekuperatoriaus kanalus. Kadangi užšaldamas vanduo plečiasi – rekuperatorius gali būti nepataisomai sugadintas.

Kad to išvengti, automatika uždaro lauko oro kanalą, kai rekuperatoriaus šalčiausio taško temperatūra nukrenta žiemiau +3ºC. Lauko oras yra nukreipiamas aplink rekuperatoriaus ir šildomas tik papildomo šildytuvo pagalba. To tarpu, šiltas ištraukiamas iš patalpos oras ir toliau keliauja per rekuperatorių ir atitirpina jį. Po 3-jų min. pauzės automatika pradeda uždarinėti apėjimo kanalą ir lauko oras vėl pradeda tekėti per rekuperatorių. Kai praeinanti per šilumokaitį šalto lauko oro dalis padidėja tiek, kad vėl suveikia priešužšaliminė apsauga – algoritmas pasikartoja.

Tad realiai nėra pavojaus kad plokštelinis rekuperatorius užšals, bet, esant neigiamai lauko temperatūrai, didesnę dalį laiko oras bus šildomas ne rekuperatoriaus, o papildomo šildytuvo pagalba.

Pritaikymas Lietuvos klimatui: ko didesnis rekuperatoriaus efektyvumas, to labiau jame atšąla išmetamas oras. Pvz. kai efektyvumo koeficientas yra 80%, jau kai lauke yra -2ºC, išmetamas oras atvėsta žiemiau +3ºC ir suveikia priešužšaliminė apsauga. Vidutinė žemos temperatūra Lietuvoje yra -9ºC. Todėl, norint kad rekuperacijos procesas vyktu nepertraukiamai, oro paėmimo kanale, prieš įrenginį reikia sumontuoti šildytuvą, kuris pašildytu lauko orą iki ~0ºC.

“Popieriniai“ plokšteliniai rekuperatoriai: praeito amžiaus pabaigoje, kai egzistavo tik plokšteliniai rekuperatoriai, siekiant pritaikyti šį įrenginį gyvenamųjų namų vėdinimui, japonų inžinieriai išrado ir patentavo rekuperatorių, kur šilumokaičio sienelės buvo pagaminti iš specialaus popieriaus. Principinis skirtumas yra tame, kad susidarantis išmetamo oro kanaluose kondensatas sušlampa popierines sieneles, o kitoje pusėje tekantis sausas lauko oras jas išdžiovina. Tokiu būdu išmetamo oro drėgmė pereina į paduodamą orą. Šie, DAIKIN firmos rekuperatoriai beveik nesausina patalpos oro žiema, todėl ir šiandien yra sėkmingai naudojami butų bei kitų gyvenamųjų patalpų vėdinimui.


Daugiau info: Rekuperatoriai gyvenamiesiems namas, butams



Atskirų srautų (skystiniai) rekuperatoriai:

Atskirų srautų rekuperatoriai naudojami, kai neįmanoma suvesti į vieną agregatą paduodamo bei ištraukiamo oro srautų, pvz. kai oro padavimo ir ištraukimo sistemos randasi priešingose pastato pusėse, arba ištraukimo ore yra pvz. agresyvių medžiagų, kurios sugadintu neapsaugotą vėdinimo įrenginį

Askiru srautu rekuperatorius

Veikimo principas: oro padavimo bei ištraukimo kanaluose montuojami radiatoriai, per kuriuos siurblys varinėja neužšąlantį skystį. Išmetamas oras sušildo jį, po to skystis keliauja į tiekiamo oro radiatorių ir šildo paduodamą orą. Atvėsęs skystis vėl paduodamas į oro ištraukimo radiatorių, kur įšyla ir ciklas pasikartoja iš naujo. Kadangi šio būdo efektyvumas yra labai mažas, tam, kad temperatūrinis efektyvumo koeficientas pasiektu bent 50% - naudojami 6-8 eilių kaloriferiai.

Geoterminiai “rekuperatoriai“, arba žemės šilumokaičiai:

Šie įrenginiai perduoda sukauptą per vasarą žemės šilumą paimamam iš lauko orui. Žemės šilumokaičių veikimas pagrįstas tuo, kad ~1.5 m. gylyje žemės temperatūra net žiema yra aukščiau nulio. Net Lietuvoje, atvirose vietose vasaros pabaigoje gruntas gali įšilti iki +14ºC. Vėliau atvėsta iki +4ºC, tačiau grunto temperatūra vis tiek yra aukštesnė už orą.

Senovėje darydavo užpildą iš skaldos. Sluoksnio vidurį užkasdavo perforuotą vamzdį per kurį į skaldos sluoksnį patekdavo oras iš lauko. Kraštuose užkasdavo du perforuotus vamzdžius oro paėmimui. Žiema lauko oras sušyla iki teigiamos temperatūros, praeidamas per tarpelius tarp sukaupusių šilumą akmenukų. Vasara, atvirkščiai - atvėsta. Kad pratekantis oro srautas neužšaldytu šio sluoksnio, kelėtą valandų “dirba“ viena pusė žemės šilumokaičio, po to jungiama kita pusė. Tuo metu pirma pusė kiek atsistato, sušildama nuo aplink esančio grunto. Kad atsistatymo procesas vyktu greičiau, patartina skaldą drėkinti per specialiai tam įrengtą laistymo žarnelių tinklą. Suprantama, kad tokie įrenginiai yra griozdiški, jų įrengimas šiais laikais labai brangiai kainoja, orą reikia papildomai valyti nuo dulkių, atsiranda papildomos sąnaudos nes tam, kad prapusti orą per skaldos sluoksnį ir filtrą, ventiliatorius sunaudoja nemažai energijos.

Vėliau buvo sugalvota panaudoti žemės šilumą kitokiu būdu. Lauko oras buvo praleidžiamas per užkastą žemėje vamzdį. Norint pasiekti juntamo efekto, vamzdžio ilgis turėtu sudaryti keliasdešimt metrų, o jo skersmuo turi pakankamai didelis, kad oro judėjimo greitis neviršytu 3m/s (arba reik naudoti kelis vamzdžius). Toks įrenginys taip pat reikalauja nemažų investicijų, be to - turi rimtą trūkumą. Vasara, vėsinant orą, vamzdyje iškrenta kondensatas. Drėgnoje terpėje gali pradėti veistis mikroorganizmai ir kvėpuoti tokiu oru nėra sveika.

Reikia atkreipti dėmesį, kad Lietuvoje vidutinė šildymo sezono temperatūra yra ~0ºC. Didesnę dalį laiko lauko temperatūra yra teigiama, t.y. - ne žemesnė nei grunto temperatūra ir naudoti žemės šilumokaitį šildymui nėra prasmės. O kai lauke paspaudžia šaltukas - rotorinis rekuperatorius gerai pašildo orą ir be žemės šilumokaičio pagalbos.

Tačiau, žemės šilumokaitį apsimoka naudoti patalpų vėsinimui vasara. Tam naudojami skystiniai žemės šilumokaičiai. Į žemę užkasamas vamzdelis. Pripildomas neužšąlančiu etilenglikolio tirpalu. Cirkuliacinis siurbliukas paduoda jį į radiatorių, per kuri teka paimamas iš lauko oras. Sezono pradžioje grunto temperatūra yra ~4ºC. Paduodant tokį šaltą skystį, galima atvėsinti tiekiamą orą iki 10–12ºC. Sušilęs skystis vėl keliauja per požeminį kontūrą, kur atvėsta ir vėl paduodamas į radiatorių. Tokiu būdu, investavus į požeminio kontūro įrengimą, po to galima vėsinti namą, praktiškai nenaudojant elektros energijos, kaip tai daroma kondicionieriuje. Šis būdas vadinamas pasyviu vėsinimu ir plačiai naudojamas įrenginėjant namus pagal “Passiv Haus“ technologiją. Suprantama, kad žema, esant neigiamai lauko temperatūrai, tokį įrenginį galima naudoti oro pašildymui iki ~0ºC.

Aprašytas skystinis žemės šilumokaitis turi vieną trūkumą. Jei vandens aušinimui naudojamas horizontalus kolektorius, kuris dažniausia užkasamas ne gyliau kaip 1.5m., tai – vasara grunto temperatūra gali pakilti iki +14ºC. Atitinkamai - tiekiamo oro temperatūra bus ne mažesnė kaip +20–22ºC. T.y. - tiekiamas oras bus nedaug vėsesnis nei patalpos temperatūra. Tam kad atvėsinti patalpas tokiu oru, prireiks labai didelės apykaitos.

Ženkliai efektyvesnį vėsinimą galima pasiekti, kai vandens aušinimui naudojamas vertikalus kolektorius (gręžinys). Dėl brangumo, gal, neapsimoka įrenginėti gręžinį vien tik oro vėsinimui. Tačiau, jei name įrengiama geoterminė šildymo sistema, tokį kontūrą galima lygiagrečiai naudoti ir aprašytam pasyviam vėsinimui. Žinoma, geriausia – kai projektuojama kompleksinė orinio šildymo - vėdinimo - kondicionavimo sistema, panaudojant žemė–oras šilumos siurblį.


Daugiau info: orinis šildymas butams


Ar informacija buvo naudinga? ->