Wymiennik entalpiczny (entalpijny) jest coraz częściej oferowany jako składnik centrali rekuperacyjnej. W tym wpisie odpowiemy na pytanie, czy wymienniki, które nie są nazywane entalpicznymi odzyskują entalpię.

Wymiennik entalpiczny (entalpijny) – co to jest?

W naszym kraju wymiennikami entalpicznymi nazwano urządzenia służące do odzysku zarówno ciepła, jak i wilgoci zawartej w powietrzu wywiewanym. Mogą to być wymienniki krzyżowe lub przeciwprądowe, których lamele (przegrody pomiędzy strumieniem powietrza nawiewanego i wywiewanego) wykonane są ze specjalnego materiału, który pozwala na przenikanie wody od powietrza o większej wilgotności do powietrza o mniejszej wilgotności. Dzięki temu, zimą możemy odzyskać część pary wodnej zawartej w powietrzu wywiewanym. Podobną funkcję (odzysk wilgoci) mogą pełnić również wymienniki obrotowe, których wirniki wykonane są ze specjalnego materiału (tzw. higroskopijne wymienniki obrotowe). Sprawdźmy, jaka będzie sprawność odzysku entalpii wymienników nie-entalpicznych (nie odzyskujących wilgoci).

Sprawność odzysku entalpii

Wystarczająca na nasze potrzeby definicja entalpii jest taka, że entalpia powietrza wilgotnego  jest sumą energii zawartej w powietrzu suchym oraz w parze wodnej odniesionej do masy (1+x)kg powietrza:

gdzie:
I – entalpia powietrza wilgotnego
i_p – entalpia powietrza suchego [J/kg]
i_w – entalpia pary wodnej [J/kg]
x – wilgotność bezwzględna powietrza [kg/kg]

Z powyższej definicji wynika, że entalpia powietrza jest tym wyższa im wyższa jest jego temperatura oraz im więcej pary wodnej jest w nim zawartej.

W jednym z poprzednich wpisów dotyczących sprawności odzysku ciepła podałem definicję sprawności odzysku entalpii:  gdzie:
η_I – sprawność odzysku energii (entalpii)
I₁ – entalpia powietrza nawiewanego przed wymiennikiem [J/kg]
I₂ – entalpia powietrza nawiewanego za wymiennikiem [J/kg]
I₃ – entalpia powietrza wywiewanego przed wymiennikiem [J/kg]

Wykonajmy teraz dobór wymiennika przeciwprądowego nie pozwalającego na odzysk wilgoci, w programie doboru producenta dla typowych wartości temperatur i natężeń przepływu (program doboru Heatex – zrzut ekranu poniżej).
Parametrom powietrza odpowiadają następujące wartości entalpii: I₁=0,5kJ/kg; I₂=21,8kJ/kg; I₃=34,8kJ/kg. Jeśli uzyskane wartości podstawimy do wzoru na sprawność odzysku entalpii, to okaże się, że wynosi ona η_I=62,1%. Jak się spodziewaliśmy, mimo że nie nastąpił odzysk wilgoci, samą entalpię (czyli energię) zawartą w powietrzu wywiewanym przynajmniej częściowo udało nam się odzyskać. Wynika z tego, że zarezerwowanie nazwy: „wymiennik entalpiczny” dla rekuperatorów odzyskujących wilgoć jest nadużyciem wynikającym z nadgorliwości marketingowców, gdyż każdy odzysk energii z powietrza wywiewanego jest zarazem odzyskiem entalpii.