Cała prawda o rekuperatorze entalpicznym

Rekuperator z wymiennikiem entalpicznym zapewnia przekazanie części wilgoci z powietrza usuwanego z budynku do powietrza wchodzącego. Na wymienniku praktycznie nie występuje efekt wykroplenia, a więc utraty energii przez parę wodną, występuje natomiast bezpośrednie przekazanie cząsteczek prawy wodnej wraz zawartą w nich energią.

Oznacza to, że energia przekazywana jest nie w postaci ciepła szczątkowego powstałego w efekcie wykroplenia wody na ściankach wymiennika, jak ma to miejsce w standardowych wymiennikach, ale przekazywana jest bezpośrednio, wraz z cząsteczkami pary wodnej przenikającej ze strumienia powietrza wywiewanego do strumienia powietrza wchodzącego. Według bilansu energetycznego opracowanego w Niemczech dla tego typu wymiennika sprawność termiczna (oparta na zmierzonej temperaturze) wyniesie około 80-85%, będzie więc niższa niż sprawność termiczna analogicznego wymiennika przeciwprądowego. Jednakże dzięki przekazaniu dodatkowej energii wraz z wilgocią obliczona całkowita sprawność energetyczna takiego wymiennika sięga nawet 127%, czego nie zapewni jakikolwiek wymiennik krzyżowy czy przeciwprądowy. Mimo, iż sprawność większa niż 100% na pierwszy rzut oka wydaje się być wartością nieprawdziwą, warto zauważyć, że podobnego typu obliczenia wykonuje się dla pieców CO, posiadających dzięki efektowi kondensacji sprawności powyżej 100%, co często podają producenci tychże. Faktem jest, co należy uświadomić przede wszystkim osobom nie mającym na co dzień styczności z obliczeniami sprawności i energią: sprawność wyłącznie termiczna - czyli zmierzona i odczuwalna dla człowieka temperatura strumienia powietrza nawiewanego - w wymienniku entalpicznym będzie niższa. Sprawność energetyczna (obliczeniowa) będzie jednak wyższa, gdyż powietrze nawiewane do budynku zawiera więcej wilgoci. A w każdej cząsteczce wody mamy odrobinę energii cieplnej.

Oznacza to:

• znaczne podwyższenie komfortu klimatycznego zimą (wyższa wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach),
• brak ryzyka oszronienia wymiennika, co zapewnia stałą wentylację i mniejsze zużycie energii przez rekuperator,
• znaczne obniżenie zapotrzebowania na energię w porównaniu z układem: rekuperator z wymiennikiem zwykłym plus nawilżacz powietrza.

Aby uzmysłowić sobie, w jaki sposób cząsteczki pary wodnej mogą wpływać na temperaturę w budynku, pozwolimy sobie zaproponować wykonanie pewnego doświadczenia myślowego z wykorzystaniem dostępnych w marketach budowlanych tzw. klimatyzerów (uwaga, nie mylić z klimatyzatorami), czyli urządzeń nawilżających powietrze w celu jego schłodzenia: wykorzystywany jest w nich efekt obniżenia temperatury odczuwalnej w pomieszczeniu poprzez silne nawilżenie powietrza. Okazuje się, że aby dla lepszego komfortu klimatycznego nawilżyć powietrze ciepłe i suche, najczęściej trzeba odebrać z niego energię (wchłanianą przez parę wodną o zazwyczaj dużo niższej temperaturze). Włączając klimatyzer nie schładzamy powietrza, a jedynie zwiększamy jego wilgotność, co w efekcie daje chwilowe uczucie chłodu, często bez znaczącej zmiany temperatury w pomieszczeniu.

W rekuperatorze z wymiennikiem krzyżowym, w wyniku wykroplenia wilgoci następuje znaczne wysuszenie powietrza wchodzącego do budynku. Efekt wykroplenia podwyższa sprawność każdego wymiennika, kosztem jednak wysuszenia powietrza. Nawiewamy więc powietrze stosunkowo ciepłe, ale bardzo suche, co nie zawsze jest przyjemne, szczególnie zimą. Aby dowilżyć powietrze stosujemy więc czasowe ograniczenia wentylacji zimą lub nawilżacz, który odczuwalną temperaturę ponownie znacznie obniży - analogicznie jak wspomniany wcześniej klimatyzer. Realna sprawność takiego układu (rekuperator + nawilżacz) zapewniającego lepszy komfort kosztem obniżenia temperatury, będzie niższa niż wymiennika entalpicznego. W wymienniku entalpicznym powietrze zostaje nawilżone parą wodną zawierającą energię cieplną z pomieszczeń, a więc o temperaturze wyższej niż temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń, stąd w bilansie energetycznym, a przede wszystkim w odczuwaniu komfortu klimatycznego wymiennik entalpiczny góruje nad wymiennikiem krzyżowym, a nawet przeciwprądowym.

Sterowanie procesem przekazywania wilgoci

Zgodnie z przeprowadzonymi w Niemczech badaniami wymiennik entalpiczny przekazuje około 60% wilgotności zawartej w powietrzu wywiewanym do powietrza wchodzącego do budynku. Badania oraz opinie użytkowników dowodzą, że wymiennik entalpiczny zapobiega przesuszeniu normalnie użytkowanego budynku. Czyli - wbrew pozorom - wilgoć pojawia się we właściwym miejscu. Co więcej, sterowanie strumieniami powietrza w zupełności wystarcza do kontrolowania tego procesu.

Materiał, z którego wykonany jest wymiennik

Rzeczywiście, technologicznie wymiennik entalpiczny wykonany jest z celulozy zawierającej kryształy odpowiedniego rodzaju soli w celu wykorzystania jej właściwości higroskopijnych. Działanie takiego układu przypomina w efekcie działanie nowoczesnych materiałów oddychających, z jakich wykonywana jest wysokiej klasy odzież. Z celulozy wykonuje się także elementy korpusów niektórych nowoczesnych i naprawdę bardzo drogich bomb lotniczych. W przeciwieństwie do wymienników tradycyjnych wymiennik entalpiczny nie może być płukany w wodzie – do jego czyszczenia używa się odkurzacza, który w trakcie normalnego serwisowania wymiennika entalpicznego z powodzeniem wystarczy do jego wyczyszczenia. Dla uzyskania podobnego do entalpicznego efektu komfortu klimatycznego w przypadku zwykłych wymienników należy zastosować nawilżacze kanałowe umieszczone w kanałach wentylacyjnych. Ubocznym efektem stosowania nawilżaczy kanałowych jest konieczność czyszczenia i dezynfekcji całej instalacji wentylacyjnej przynajmniej raz w roku. Zastosowanie wymiennika entalpicznego problem ten eliminuje - czyszczenie instalacji wyposażonej w wymiennik entalpiczny może odbywać się analogicznie jak instalacji zwykłego rekuperatora.