Zasada działania wymiennika ciepła, jak pokazuje doświadczenie, nie jest wcale skomplikowana. Na montaż tego urządzenia decyduje się coraz więcej osób, a to ze względu na ich wydajność oraz efektywność. Dzięki wymiennikowi ciepła można sporo zaoszczędzić na kosztach chłodzenia, jak i ogrzewania budynku. Zanim jednak skusisz się marketingowymi sloganami, koniecznie zapoznaj się z charakterystyką urządzeń, jakimi są wymienniki ciepła czy zasadą ich działania!
Wymiennik ciepła — czym jest to urządzenie?
Co to jest wymiennik ciepła? Wymiennik ciepła to specyficzne urządzenie. Pozwala na wymianę ciepła pomiędzy płynami różnego rodzaju. Płyny te charakteryzują się odmienną temperaturą. Wymiennik ciepła — zasada działania tego urządzenia jest bardzo prosta. Polega na wymianie ciepła w oparciu o zjawisko konwekcji oraz przewodzenia. Płyn, który jest bardziej gorący, przekazuje energię konwekcyjnie w kierunku ścianek lub powierzchni rurki. Kolejnym etapem jest przewodzenie tego ciepła przez rurki bądź płytę w konkretne miejsce, z którego pobiera je zimny płyn.
Urządzenia te pozwalają na nieustaloną i ustaloną wymianę ciepła. Jeśli wymiennik ciepła charakteryzuje się ustaloną wymianą ciepła, może działać ciągle, natomiast w urządzeniach działających w systemie nieciągłym, które przeprowadzają wymianę ciepła jednorazowo lub okresowo, zwykle występuje nieustalona wymiana ciepła.
Gdzie zwykle stosuje się wymienniki ciepła?
Wymienniki ciepła zwykle znaleźć można w urządzeniach chłodzących. To tam stanowią centralny komponent odpowiedzialny za dobre funkcjonowanie całego systemu. Znajdziemy je również w instalacjach klimatyzacyjnych. Są odpowiedzialne za utrzymanie odpowiedniej temperatury. W urządzeniach wentylacyjnych zaś odzyskują ciepło wyprowadzane na zewnątrz.
Bardzo często zdarza się, że wymiennik ciepła stosowany jest w instalacji centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej. Wykorzystywane są również często w systemach ogrzewania geotermicznego, ogrzewania słonecznego oraz podczas wymiany ciepła w procesach przemysłowych.
Jakie typy wymienników ciepła wyróżniamy na rynku?
Wymienniki ciepła to kilka rodzajów urządzeń, które można pogrupować ze względu na rozpatrywane kryterium. Wśród nich znajdziemy urządzenia odmienne pod względem:
- rodzaju czynnika (wymienniki ciepła typu ciecz-gaz, ciecz-ciecz, gaz-gaz, ciecz-ciało stałe);
- zasady działania (wymienniki przeponowe, czyli rekuperatory, wymienniki z wypełnieniem (regeneratory), wymienniki o działaniu bezpośrednim (mieszalniki));
- budowy (wymiennik typu rura w rurze, spiralne, płaszczowo-rurowe, lamelowe, płytowe, pojemnościowe);
- organizacji przepływu (współprądowe, krzyżowe, przeciwprądowe).
Często wymienniki ciepła różnią się między sobą pod względem konstrukcji. Zwykle budowane są z rur produkowanych z tworzywa, którego cechą charakterystyczną jest doskonałe przewodnictwo ciepła. Aby zwiększyć powierzchnię czynną, stosuje się dodatkowe ożebrowanie.
Wymienniki wymagają regularnego czyszczenia, a to ze względu na pracę w dość specyficznych warunkach. Zwykle wykorzystuje się do tego specjalistyczny agregat. Z kolei rodzaj wymiennika determinuje zakres czynności pielęgnacyjno-konserwacyjnych.
Istnieje też specjalny podział wymienników ciepła pod względem czynnika, jaki został wykorzystany w układzie. Wśród nich znajdziemy wymienniki ciepła freonowe, amoniakalne oraz glikolowe.
Który typ wymiennika ciepła jest najczęściej stosowany?
W ostatnim czasie można zauważyć, jak popularna jest rekuperacja. Wymiennik ciepła stanowi część jej konstrukcji. Najpopularniejszym wymiennikiem ciepła jest gruntowy. W nim następuje ogrzanie powietrza ciepłem pochodzącym z gruntu. Montaż układu odbywa się na głębokości 1 m. Dzięki temu właśnie możliwe jest pozyskanie energii cieplnej na poziomie stałym, niezależnie od pory roku i pogody.
Powietrze przepływające przez wymiennik ciepła gruntowy jest ogrzewane w momencie, gdy jego temperatura jest niższa, niż temperatura gruntu pod budynkiem. Szczególnie korzystne jest to zimą, gdyż takie działanie pozwala na zaoszczędzenie prądu, a więc obniża koszty.
Gruntowe wymienniki ciepła dzieli się na dwa rodzaje — pierwszym z nich jest wymiennik ciepła przeponowy. Tutaj powietrze nie ma bezpośredniego kontaktu z gruntem, ponieważ przepływa przez przewód, który jest zakopany w ziemi. Drugi typ to wymiennik ciepła gruntowy bezprzeponowy. W tym modelu powietrze przepływa przez odpowiednio przygotowane wcześniej warstwy gruntu.
Zalety stosowania wymienników ciepła — dla kogo jest to idealne rozwiązanie?
Jeśli chodzi o zalety stosowania wymienników ciepła, jest ich całkiem sporo. Wiadomo, że taka instalacja na początku kosztuje i trzeba się liczyć z uszczerbkiem w budżecie o wartości kilku lub kilkunastu tysięcy złotych, jednak można mieć pewność, że wydatek ten zwróci się w ciągu kilku bądź kilkunastu lat. W perspektywie dłuższego okresu można spodziewać się sporych oszczędności. Wymiennik ciepła to też rozwiązanie sprzyjające środowisku naturalnemu.
Wymiennik ciepła z pewnością sprawdzi się w instalacjach centralnego ogrzewania oraz w urządzeniach, które służą do ochładzania budynku. Wymienniki nierzadko wchodzą w skład mieszkaniowych węzłów cieplnych oraz systemów ciepłowniczych. Specjaliści wykorzystują je do budowy różnego typu chłodni.
Jest to ekologiczne rozwiązanie, które może przyczynić się do znacznego polepszenia warunków życia jednego człowieka, całej rodziny, jak i większej liczby ludzi.
Zalety i wady gruntowego wymiennika ciepła
Jeśli wymiennik ciepła zostanie dobrany prawidłowo, może charakteryzować się sporą sprawnością w kwestii wymiany ciepła. Szereg walorów sprawia, że wiele osób decyduje się na jego wykorzystanie. Oto one:
- dbałość o środowisko naturalne,
- ogrzewanie powietrza w sezonie zimowym,
- dowilżanie powietrza w sezonie grzewczym,
- idealna alternatywa dla powszechnych systemów chłodzenia, które wykorzystują kompresor,
- możliwość przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz zapewnienie ogrzewania,
- osuszanie powietrza latem,
- chłodzenie powietrza latem,
- skuteczna wymiana powietrza niezależnie od pory roku,
- odzysk ciepła z powietrza, które jest usuwane przez wentylację,
- zwalczanie bakterii i grzybów,
- możliwość połączenia z tanim źródłem energii, np. pompą ciepła.
Do wad tego nowoczesnego i mało znanego systemu na rynku zaliczymy:
- wysokie koszty inwestycji w stosunku do efektywności — długi okres zwrotu,
- mała konkurencyjność na rynku,
- kosztowne i uciążliwe prace ziemne — czerpnia do wymiennika ciepła gruntowego musi zostać umieszczona na głębokości ok. 2 m (wg. prawa obowiązującego w naszym kraju),
- trudniejszy dostęp do fachowców,
- konieczność nakładania sporych finansów podczas montażu.
Jak widać, wymienniki ciepła stają się coraz popularniejszymi rozwiązaniami, które można spotkać w rozmaitych instalacjach. Coraz więcej domów ma od razu rekuperację w projekcie, dlatego jest to najczęściej spotykana instalacja z wymiennikiem ciepła.
