Izmenjivač toplotu vode koja odlazi iz kade može preneti na čistu vodu koja ide ka bojleru na mestu gde se te dve cevi dodirnu, ili u ventilacionom sistemu - toplotu vazduha koji napušta zgradu prenosi na svež vazduh koji u zgradu ulazi, čime smanjuje potrošnju energije u zgradama...
Ovaj uređaj, dobro poznat svim mašinskim inženjerima, postao je sastavni deo energetski efikasne gradnje. Međutim, izgleda da je njegov princip rada i sve prednosti njegove upotrebe malo poznat našim arhitektama i celom tržištu. Iz tog razloga pripremili smo ovaj tekst kao kratki odgovor na pitanje: Šta je izmenjivač toplote i čemu služi?
Osnovna definicija je sledeća: izmenjivač toplote je uređaj kod koga se toplota prenosi sa jednog fluida (tečnost ili gas) na drugi (izuzetak su EAHX - zemlja-vazduh - više u daljem tekstu). Zavisno od mesta primene ima više tipova izmenjivača toplote: cev u cev, sa snopom cevi, bubnjasti (ložište), pločasti, spiralni...
Izmenjivači toplote se koriste u kućnoj tehnici (frižideri, zamrzivači), centralnom grejanju, klima sistemima:
- klima uređaj ili klima sistemi - imaju po dva razmenjivača toplote: u unutrašnjoj, i u spoljašnoj/centralnoj jedinici.
- daljinsko grejanje - u sistemu daljinskog grejanja toplana greje vodu koja kruži naseljenim područjem i vraća se u toplanu; topla voda tako dolazi do podstanica u zgradi, naselju ili ulici, i vraća se u toplanu; u podstanici topla voda iz tog velikog zatvorenog sistema predaje toplotu, takođe zatvorenom, sistemu grejanja same zgrade; na dodiru cevi jednog sistema sa drugim, gde i dolazi do predaje toplote, nalazi se toplotni izmenjivač
- radijator je izmenjivač toplote koji toplotu iz vode preko metalnog tela predaje vazduhu u prostoriji (kao i peć).
spiralni izmenjivač toplote (voda-voda)(levo)
izmenjivač toplote (vazduh-vazduh)(desno)
Izmenjivači toplote u KGH sistemima - toplotne pumpe i sistemi za ventilaciju
Izmenjivači toplote zauzimaju važno mesto i u sistemima ventilacije. Ventilacija zgrada podrazumeva unos svežeg vazduha i izbacivanje iskorišćenog vazduha iz objekta. Međutim, izbacivanjem vazduha iz objekta izbacuje se i željena temperatura - niža leti, i viša zimi.
Zato se svež vazduh uvlači u zgradu preko izmenjivača koji mu prenosi temperaturu vazduha koji izbacujemo iz objekta. Naravno, ovaj prenos ne može nikada dostići 100% efikasnosti, ali uštede energije su veoma značajne.
Izmenjivači mogu biti samostalni uređaji ili ugrađeni u proizvod ili sistem. Zavisno od tipa, odnosno principa na kom radi izmenjivač, razlikuje se i efikasnost pojedinih rešenja:
- izmenjivač sa ukrštenim protokom - do 60% efikasnosti (pasivan)
- izmenjivač sa zadrškom (countercurrent) - do 99% efikasnosti (pasivan)
- rotacioni izmenjivač - zahteva motor, što utiče na efikasnost
- sistem cevičica - snop tankih cevi radi efikasnijeg prenosa temperature.
Toplotne pumpe takođe rade sa izmenjivačem toplote. U toplotnim pumpama izmenjivač radi po istom principu po kom radi i onaj u frižiderima i zamrzivačima - u hladnjaku (izmenjivaču) sabija se gas za hlađenje (freon ili slično) koji pri prelasku iz gasovitog u tečno stanje oslobađa toplotu iz hladnjaka kako bi se u uređaju postigla niža temperatura, i obrnuto.
šema izmenjivača toplote - vazduh-vazduh (levo)
šema toplotne pumpe - voda-voda (desno)
Pretraga interneta - izmenjivač toplote koji se koristi u sistemima za ventilaciju, ili KGH sistemima (eng. HVAC - heat, ventilation, air conditioning), u engleskom jeziku može se naći pod nekoliko pojmova:
- HRV - heat recovery ventilation
- MVHR - mechanical ventilation heat recovery
- ERV - energy recovery ventilators - uključuje i transfer vlažnosti ulaznog i izlaznog vazduha
- EAHX - earth to air (earth-air) heat exchanger - predaja temperature zemlje direktno na vazduh (vazduh u ukopanom kontejneru ili prostoriji leti imaju višu, a zimi nižu temperaturu, i može je predati KGH sistemu).
Temperatura vazduha koja dolazi do izmenjivača toplote mora biti najmanje 0°C. Kada je temperatura niža vlažnost može izazvati pojavu kondenza, zamrzavanje i zaustavljanje rada izmenjivača.
Neki izmenjivači toplote u KGH sistemima ne zasnivaju se samo na dodiru izlaznog i ulaznog kanala za vazduh, već u njima dolazi i do delimičnog spajanja samog vazduha - izlaznog i svežeg. Sa jedne strane, ovo povećava efikasnost uređaja, a sa druge strane dolazi do delimičnog gubitka kvaliteta vazduha i mora se paziti na odnos kako bi vazduh koji ulazi u prostoriju ne bi vraćao i CO2, čestice i isparenja.
Ovo naravno zahteva dobru filtraciju i redovno čišćenje i održavanje ventilacionih kanala i filtera u izmenjivaču.
Passivhaus nemački standard za visoko energetski efikasne kuće u velikoj meri zasniva se i na toplotnim izmenjivačima. Najčešće ovo uključuje i tip izmenjivača koji temperaturu zemlje predaje direktno vazduhu - EAHX.
U Nemačkoj i Austriji uobičajena instalacija ovakvog uređaja podrazumeva cev 30-40m dužine, 20cm prečnika, koja je ukopana u zemlju na dubini od oko 1,5m.
U Srbiji postoji više preduzeća koja odavno proizvode izmenjivače toplote za KGH sisteme, toplotne pumpe, itd.
