Rekuperator pozwala na odzyskanie części ciepła z powietrza wywiewanego z pomieszczeń przez układ wentylacji mechanicznej. Jak pamiętamy z poprzednich wpisów dotyczących wykraplania pary w rekuperatorze, zimą po stronie wywiewu może nam się lać kondensat (skroplona para wodna). Co będzie jeśli skropliny zetkną się z zimną ścianką odgradzającą strumienie powietrza w rekuperatorze? O tym w dalszej części artykułu.

Co się dzieje z powietrzem w rekuperatorze po stronie wywiewu?

Niestety, im rekuperator ma większą sprawność, tym temperatura na wylocie wywiewu jest bliższa temperaturze na wlocie nawiewu. Dotychczas, w artykułach poświęconych sprawności odzysku ciepła, analizowaliśmy jedynie charakterystyki związane z przemianami powietrza po stronie nawiewu. Tym razem zajmiemy się temperaturą powietrza wywiewanego za rekuperatorem. Popatrzmy na wykres, na którym pokazałem jak temperatura powietrza za rekuperatorem (wymiennik przeciwprądowy) zależy od temperatury powietrza nawiewanego przed wymiennikiem.

Zależność temperatury powietrza po stronie wywiewu na wylocie rekuperatora od temperatury powietrza na wlocie nawiewu dla wymiennika L0200/1.5A 200mm firmy Heatex. Wyniki uzyskane w programie doboru dostępnym na stronie producenta dla równych natężeń przepływu powietrza nawiewanego i wywiewanego (120m3/h) oraz stałej temperatury na wlocie wywiewu (20°C). Przyjęta wilgotność względna powietrza na wlocie wywiewu wynosiła 30%.

Jak się łatwo domyślić na podstawie powyższego wykresu, zimą gdy powietrze zewnętrzne podawane na rekuperator ma temperaturę ujemną rośnie prawdopodobieństwo zamarzania skroplin (kondensatu). Pomiędzy płytami wymiennika na wywiewie pojawia się szron, który stopniowo zmniejsza prześwit, zwiększając tym samym spadek ciśnienia na wymienniku oraz ograniczając przepływ powietrza ciepłego. Tym samym rośnie stosunek strumienia zimnego powietrza podawanego na rekuperator do strumienia powietrza wywiewanego powodując dalsze zamarzanie układu odzysku ciepła. W skrajnym przypadku może to doprowadzić do całkowitego zatkania wymiennika.

Skąd wiemy, że rekuperator zamarza?

Zabezpieczenie przed oblodzeniem układu odzysku ciepła jest zadaniem automatyki rekuperatora. To właśnie odpowiednie algorytmy sterowania decydują o sposobie radzenia sobie z tym problemem. Skąd sterownik rekuperatora wie, że występuje ryzyko zamarzania? Dzieje się tak, dzięki zastosowaniu odpowiednich elementów pomiarowych, wśród których możemy wymienić:

• czujnik temperatury powietrza za wymiennikiem po stronie wywiewu, na podstawie wskazań którego sterownik pracy rekuperatora decyduje o zadziałaniu zabezpieczenia,
• termostat za wymiennikiem po stronie wywiewu, który decyduje dla jakiej temperatury powietrza zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe ma się włączyć, a dla jakiej wyłączyć,
• presostat, który w przypadku oblodzenia wykrywa wzrost spadku ciśnienia na rekuperatorze i powoduje załączenie procedury odladzającej.

Każdy z wymienionych sposobów pomiaru omówię przy okazji omawiania różnych metod zabezpieczenia rekuperatora.

 Jak zabezpieczyć rekuperator przed zamarzaniem

Jednym ze sposobów zabezpieczenia centrali rekuperacyjnej przed zamrożeniem jest wstępne podgrzanie powietrza nawiewanego za pomocą gruntowego wymiennika ciepła (GWC). Rozwiązanie takie jest stosunkowo drogie na etapie inwestycji, więc decyzję o jego zastosowaniu należy dobrze przemyśleć (a właściwie przeliczyć). Więcej o gruntowych wymiennikach ciepła (GWC), ich budowie i rodzajach napiszę w późniejszych artykułach. Spróbuję tam też przeanalizować sposoby obliczeń opłacalności zastosowania takich wymienników.

Producenci automatyki do układów odzysku ciepła w układach wentylacji mechanicznej stosują kilka metod zabezpieczenia przeciwzamrożeniowego rekuperatora. Wśród nich możemy wymienić:

• czasowe wyłączanie wentylatora nawiewnego, aby umożliwić powietrzu wywiewanemu ogrzanie wymiennika,
• zastosowanie wstępnej nagrzewnicy elektrycznej przed rekuperatorem na nawiewie w celu wstępnego ogrzania powietrza tak, aby powierzchnia wymiennika miała temperaturę uniemożliwiającą powstanie szronu,
• zastosowanie przepustnicy obejściowej wymiennika (tzw. bypass wymiennika), która pozwala na czasowe omijanie wymiennika przez zimne powietrze po stronie nawiewu.

Każda z wyżej wymienionych metod zabezpieczenia rekuperatora przed zamarzaniem powoduje, że sprawność temperaturowa odzysku ciepła maleje. Więcej na ten temat można znaleźć w artykule dotyczącym obliczeń sprawności rekuperatora z bypassem.