Rekuperátor

Mi a rekuperátor?

Szerencsére nem kell feltétlen megjegyezni ezt a szakkifejezést, van jó magyar megfelelője, ami kifejezi a lényegét: rekuperátor = hővisszanyerő
Ez az eszköz a levegő hőtartalmának visszanyerésére szolgál, technikai értelemben egy levegő-levegő hőcserélő. Hővisszanyerő gép akkor válik belőle, ha minimum két ventilátorral összeépítik, a legolcsóbb rekuperátor típusok nagyjából be is érik ennyivel. A rekuperátorok hőcserélőit jelenleg háromféle konstrukcióban gyártják, amik a hatások sorrendjében az alábbiak:
hocserelo-tipusok

 

  •     keresztáramú hőcserélő, a legkisebb hatásfokú, legolcsóbb (legegyszerűbb) típus
  •     kereszt-ellenáramú hőcserélő, magas műszaki tartalmú gépeknél a leggyakoribb
  •     ellenáramú hőcserélő, a legdrágább és legmagasabb hatásfokú hőcserélő

 A hővisszabyerés működése

Télen a rekuperátorba kintről friss hideg levegő lép be (friss levegő). A hőcserélőn áthaladva hőt vesz fel, azaz felmelegszik. Minél magasabb a rekuperátor hatásfoka, ez a felmelegedés annál inkább megközelíti a gépbe belépő, vizes helyiségekből érkező levegő hőmérsékletét. A friss levegő a rekuperátorból kilépve közel szoba-hőmérsékletű. Ezzel egyidejűleg az elszívott levegő a külső levegő hőmérsékletét megközelítő hőmérsékletűre hűl le, és kidobásra kerül. Téli időszakban a hőcserélőben a belső levegő páratartalma kicsapódik, és víz formájában jelenik meg. A keletkező kondenzvíz a gépből kifolyik.

Nyáron a rekuperátor a meleg külső levegőt a hűvösebb belső levegővel visszahűti. Ha a külső levegő hűvösebb lesz mint a belső (pl. nyári éjszaka), akkor a rekuperátorra (hőcserélőre) nincs szükség. Ilyenkor lehetne ablakot nyitni. A magasabb tudású gépek ezt egy megkerülő ág (bypass ág) segítségével automatikusan végzik, azaz ha a feltételek adottak, a gép "ablakot nyit", és a hűvös nyári levegővel hűti a napközben felmelegedett szobákat.

Alacsony árfekvésű hővisszanyerő gép keresztáramú hővisszanyerővel
keresztaramu-rekuperator

Rekuperátor anyaga

A két leggyakoribb felhasznált anyag az alumínium és a műanyag. Az anyagválasztásnak csekély hatása van a hatásfokra, sokkal fontosabb a hőcserélő teljes felülete. Minél nagyobb a felület, annál jobb hatásfok érhető el. Természetesen a lakossági gépek piacán egy fontos szempont a könnyű elhelyezhetőség, ezért kis méretű gépeket kell gyártani. Műanyag lemezek használatával kisebb anyagvastagság érhető el mint az alumínium hőcserélővel (ahol technológiai okokból nem lehet egészen kis lemezvastagságos elérni). Éppen ezért az elmúlt években a műanyag hőcserélők váltak meghatározóvá a kisméretű (lakossági) rekuperátorok piacán. Ezek a hőcserélők ugyanis rendkívül kis helyigénnyel egy nagyon nagy felületet képesek képezni, ezáltal hatásfokuk nagyon magas.
Léteznek speciális anyagból készült ún. entalpia hőcserélők is, de ezek szigorúan véve nem rekuperátorok, hanem regeneratív elven működő hőcserélők, és egy másik bejegyzésben fogok foglalkozni velük.

Rekuperátor hatásfoka

100% lenne a hőcserélő hatásfoka, ha a a rekuperátor képes lenne a hőmennyiség teljes átadására, azaz a rekuperátorba belépő levegő szobahőmérsékletre való felmelegítésére, például:

  • kültérből belépő friss levegő: 2 C°
  • (kültérbe kidobott elhasznált levegő: 2 C°)
  • szobákból elszívott meleg levegő: 22 C°
  • szobákba befújt levegő 100% hatásfok esetén: 22 C° lenne

kültérből belépő friss levegő: 2 C°
(kültérbe kidobott elhasznált levegő: 12 C°)
szobákból elszívott meleg levegő: 22 C°
szobákba befújt levegő 50% hatásfok esetén: 12 C°, mert az elméletileg visszanyerhető 22-2=20K hőmérséklet különbség 50% része elvész, csak 10C° adódhat hozzá a külső 2C°-hoz

Jó minőségű gépekkel 90% feletti hatásfok is elérhető.

Lényeges: minden esetben, ha a rekuperátor hatásfokát tárgyaljuk, a hőcserélőn átáramló levegő mennyiségeket tökéletesen egyenlőnek feltételezzük. A valóságban mindig fennáll valamilyen egyenlőtlenség, de a tervezés során feltétlen törekedni kell az egyenlőségre (ez a kiegyenlített szellőzés). Az egyenlő légmennyiségek létrejöttét szolgálja a légtechnika mérése, beszabályozása is, ezért a légtechnika rendszer beszabályozása alapvető fontosságú a jó hatásfok érdekében.

Mi a jelentősége a hővisszanyerés hatásfokának?

A jó minőségű rekuperátor bekerülési ára fájdalmasan magas lehet egy átlag építkező számára. (Mi nem az?) Sokszor felvetődik, hogy valóban szükség van-e a magas hatásfokra, nem elég-e egy 60% hatásfokú olcsó keresztáramú hőcserélővel szerelt gép. Az alacsony hatásfoknak van egy egyértelmű energetikai hátránya (azaz több hőenergiát dobunk ki, pazarlunk el), és van egy fontos komfort vonatkozása is:
Alacsony hatásfokú szellőztető használatával a befújt levegő hőmérséklete alacsony lesz (hiszen a szobákból elszívott meleg levegő nem tudja elég magas hőmérsékletre emelni a külső alacsony hőmérsékletű friss levegőt). Ha a befújt levegő hőmérséklete alacsony (kb. 16C° alatt), a lakók huzatérzetre fognak panaszkodni. Az ilyen rendszerekbe általában bekerül egy utófűtő, ami a többletkiadás, és többlet üzemeltetési költség. Rosszabb esetben a gépet kikapcsolják, és elpanaszolják az ismerősöknek, hogy a rekuperátor egy nagy átverés.

Rekuperátor légszállítása (teljesítménye)

A rekuperátor legfontosabb műszaki jellemzője a légszállítás. Ez mutatja meg, hogy a gép milyen mennyiségű levegőt szállít. A légszállítás meghatározása nem olyan egyértelmű mint pl. a kazán fűtőteljesítménye, a légszállítás ugyanis több paramétertől függő érték, hasonlóan a hőszivattyú COP értékéhez. Ez félreértésekhez is vezet:

  •     Ha a kazán neve, hogy FÉG-C 24, akkor fűtőteljesítményét 24 kW-nak feltételezi a laikus. Helyesen.
  •     Ha a rekuperátor neve pl. Helios KWL EC 300, akkor légszállítását 300 m3/h-nak feltételezi a laikus. Nem így van!

 Adott rekuperátor légszállítása az alábbiak függvénye:

  •     a ventilátorok fordulatszáma
  •     a rekuperátorra csatlakoztatott légcsatornák ellenállása

A helyzetet bonyolítja, hogy a légcsatornák ellenállása a levegő mennyiségének a növelésével négyzetesen nő. Minél több levegőt próbál a ventilátor adott csövön átpréselni, a csőszakasz annál nagyobb ellenállást fejt ki ez ellen. Csak akkor lehet helyesen rekuperátort választani, ha ismert a légcsatorna hálózat "viselkedése", azaz ellenállása. Nagy meglepetés érheti azt, aki abba a hitbe ringatja magát, hogy a gép megnevezése a légszállítását is jelenti!

Példa:
Helios KWL EC 300 W  légszállítása:

  • 100 Pa légcsatorna ellenállás esetén 155 m3/h (70% fordulat)
  • 0 Pa  légcsatorna ellenállás esetén 320 m3/h (100% fordulat)
  • 70 Pa légcsatorna ellenállás esetén 300 m3/h (100% fordulat)

Ha ezt a gépet szeretnénk egy másikkal összehasonlítani, akkor ne a XY 300 nevű gépeket keresgéljük, hanem más gépek légszállítás görbéit kell elővenni.

A rekuperátorok légszállítása légszállítás görbéről olvasható le.
rekuperator-legszallitas-gorbe Az ábra magyarázata:

  •     vízszintes tengely: a gép légszállítása (m3/h)
  •     függőleges tengely: a gépre kapcsolt légcsatorna hálózat nyomásvesztesége (Pa)
  •     folytonos vonalak: a gép légszállítása egyes ventilátor fordulatszámok esetén

A két rekuperátor légszállításának összehasonlítása
 A 300 nak nevezett gép esetén:

  •      100 Pa légcsatorna ellenállás esetén 155 m3/h (70% fordulat)
  •     0 Pa  légcsatorna ellenállás esetén 320 m3/h (100% fordulat)
  •     70 Pa légcsatorna ellenállás esetén 300 m3/h (100% fordulat)

A 200-nak nevezett gép esetén

  •     100 Pa légcsatorna ellenállás esetén 155 m3/h (70% fordulat)- pont ugyanaz
  •     0 Pa  légcsatorna ellenállás esetén 310 m3/h (100% fordulat) - 10 m3/h-val kevesebb
  •     70 Pa légcsatorna ellenállás esetén 280 m3/h (100% fordulat) -  20 m3/h-val kevesebb

A két rekuperátor légszállítása tehát közel azonos, annak ellenére, hogy a gyártójuk egyiknek 300 a másiknak 200 nevet adta.
A rekuperátor megnevezése kevés eligazodást nyújt a teljesítményével kapcsolatban, feltétlen a légszállítás görbét kell ellenőrizni.

Gép légszállítás és kiválasztás kérdésekben további olvasnivaló itt: hővisszanyerő választása


Összefoglalás

  •     A rekuperátor légszállítását nem a megnevezése adja meg (nem kazán!)
  •     Minden esetben meg kell nézni a gép légszállítás görbéjét
  •     Ismerni kell a légcsatorna hálózat tényleges "viselkedését" (jelleggörbéjét)
  •     Sosem a gép maximum légszállítására választunk (nem kazán!)
  •     A helyesen választott gép a ventilátor fordulatszámának 50-60%-ban működik