Cap 03-2007  Comentarii asupra folosirii recuperatoarelor de căldură cu plăci

Dr.-Ing. Teodor TERETEAN

 

În majoritatea cazurilor, iarna, se evită ventilarea (introducerea aerului proaspăt) completă şi corectă a încăperilor, din motive de economie.

Care sunt consecinţele, bune sau rele, ce decurg de aici.

Vom comenta în cele ce urmează unele soluţii de luat în considerare în cazul locuinţelor noi sau vechi, dar reabilitate.

În articolul din numărul trecut (Revista UTIL Nr. 2/2007) afirmam că, în cazul existenţei unei instalaţii centralizate de evacuare, se poate introduce în sistemul de climatizare-ventilare, un recuperator de căldură cu plăci (de tipul încrucişat), cu ajutorul căruia se poate recupera energia de încălzire a aerului proaspăt, în proporţie de 40 … 60%.

 

Primele observaţii

În ceea ce ne priveşte, constatăm cu bucurie că tot mai mulţi conaţionali de-ai noştri au înţeles necesitatea de a respira aer curat, în permanenţă.

Desigur, la limită, putem proceda ca şi până acum, de a deschide periodic ferestrele.

Cu toate acestea, cred că sunteţi de acord cu noi în a observa că deschiderea periodică a ferestrelor, ne oferă aer cu maximum de oxigen numai la început; pe măsură ce timpul trece aerul se încarcă cu poluanţi.

Să ne reamintim că aerul curat, proaspăt, are în compoziţie oxigen în participaţie de 21 %.

Dacă ţinem seama de faptul că aerul expirat de fiecare dintre noi are, la fiecare expirare, numai 13% oxigen, înţelegem că, în funcţie de numărul persoanelor dintr-o încăpere (cameră de zi, dormitor, birou etc.), de activitatea acestora şi de volumul încăperii, aerul de aici, odată cu trecerea timpului, devine insuficient pentru o respiraţie sănătoasă.

Tot astfel, bioxidul de carbon, care în aerul proaspăt are o participaţie de 0,03…0,04 %, îşi creşte concentraţia în aerul expirat până la 0,06…0,04 %. 

A trece de la ventilarea periodică la ventilarea permanentă, constantă, a încăperilor noastre este similară ca fenomen cu trecerea de la încălzirea cu sobe la încălzirea centrală: la început avem suficienta căldură dar mai apoi încălzirea data de sobă slăbeşte.

Aşa se întâmplă şi cu rezerva de oxigen pe care ne-o facem prin deschiderea ferestrelor.

Sigur, ventilarea permanentă presupune un consum energetic ceva mai mare, însă sănătatea noastră este într-un câştig constant.

Poate de aceea specialiştii s-au gândit la sisteme care să rezolve problema ventilării permanente cu consumuri energetice diminuate.

 

Un bilanţ exemplificator

Să presupunem că proprietarul unui imobil s-a decis să realizeze o instalaţie separată, care să-i furnizeze aer proaspăt tot timpul anului.

Este evident că iarna, aerul luat de afară trebuie încălzit, fie cu o baterie electrică, fie cu o baterie alimentată cu apă caldă, de la cazanul de încălzire centrală al clădirii.

De asemenea, vara aerul proaspăt poate fi răcit, fie cu o baterie separată cu expansiune directă, fie cu o baterie cu apă rece furnizată de un răcitor de apă (chiller), astfel încât încăperile să nu se încălzească nedorit.

Menţionăm că, răcirea propriu-zisă a încăperilor se face cu echipamente separate de instalaţia de aer proaspăt arătată mai înainte: fie printr-o instalaţie mai economică, cu echipamente cu expansiune directă („split”-uri), fie utilizând o instalaţie cu ventiloconvectoare şi răcitorul central de apă.

Să analizăm in continuare numai circulaţia aerului produsă de instalaţia care introduce, permanent, aer proaspăt în clădire.

Pentru a înţelege mai bine situaţia, vom lua cazul unui apartament alcătuit în principal din: living (24 mp, 72 mc), birou (16 mp, 48 mc), dormitor adulţi (15 mp, 45 mc), dormitor copii (15 mp, 45 mc), bucătărie (12 mp, 36 mc), baie (9 mp, 27 mc), WC suplimentar (4 mp, 12 mc), antreu (5 mp, 15 mc) şi hol interior cu debara (8 mp, 24 mc).

Gruparea acestora, d.p.d.v. al unei circulaţii corecte a aerului, trebuie să fie făcută după anumite reguli:

-            Încăperi cu introducere continua de aer proaspăt: livingul, biroul, cele două dormitoare care au însumate o suprafaţă de 70 mp şi un volum de 210 mc;

-            Încăperi cu evacuări periodice de aer viciat: bucătăria, baia şi WC-ul suplimentar;

-            Încăperi tampon, pentru evacuare variabilă de aer viciat: holul şi antreul.

Ţinând seama de normele tehnice existente debitul total de aer proaspăt introdus este de 630 mc/h, repartizat astfel: livingul 215 mc/h, dormitor adulţi 135 mc/h, dormitor copii 135 mc/h, birou 145 mc/h.

În acelaşi timp, există încăperi din care aerul viciat se evacuează în funcţie de perioada de folosinţă a acestora.

În aceste cazuri debitele de aer evacuate pot fi variabile: de la tot la nimic.

Astfel, din bucătărie, prin hotă, se pot evacua 3 debite de aer: maxim (180 mc/h), mediu (cca. 100 mc/h) şi minim (50 mc/h); când nu funcţionează hota (amplasată peste aragaz) debitul de aer evacuat este nul.

Tot astfel, din baie se pot evacua, fie 135 mc/h, fie nimic (ventilator oprit); din WC-ul de serviciu se pot evacua, fie 60 mc/h, fie nimic (ventilator oprit).

În aceste condiţii, tot ce nu se evacuează prin bucătărie şi/sau baie şi/sau WC de serviciu se va evacua prin gurile de aspiraţie amplasate în holul central şi în antreu, păstrându-se în acest fel o ventilare continuă a apartamentului.

Efectuând anumite calcule simple rezultă că:

-            Iarna, când afară sunt –15 oC, introducerea aerului proaspăt în clădire necesită un consum de energie termică de cca. 8 kW,

-            Vara, când afară sunt +35 oC, introducerea aerului proaspăt în clădire necesită un consum de energie frigorifică de cca. 2 kW .

Diminuarea acestor consumuri se poate face prin utilizarea recuperatoarelor de căldură de tipul aer-aer, unul din modelele existente pe piaţă (cu schimbător de căldură cu plăci) fiind prezentat în continuare.

 

Recuperator de căldură aer-aer cu plăci

În Fig. 1 se prezintă unul dintre modelele de recuperatoare menţionate, folosit exclusiv pentru condiţiile de iarnă.

Acesta are în componenţă două circuite principale:

-            Circuitul de evacuare, alcătuit dintr-un canal de tablă, în care sunt montate:

o        Filtru de curăţare a aerului viciat (protecţie a mediului),

o        Bateria electrică (eventuală) de preîncălzire a aerului evacuat (pentru prevenirea îngheţării schimbătorului de căldură),

o        Termostatul de protecţie la supraîncălzire,

o        Termostatul pentru situaţii de urgenţă,

o        Schimbătorul de căldură metalic (secţiunea de evacuare),

o        Termostatul de protecţie la îngheţ,

o        Ventilatorul de evacuare,

o        Tava de colectarea condensului;

-          Circuitul de introducere, alcătuit dintr-un canal de tablă, în care sunt montate:

o        Filtru de curăţare a aerului proaspăt de impurităţi,

o        Schimbătorul de căldură metalic (secţiunea de introducere),

o        Ventilatorul de introducere,

o        Bateria electrică de reîncălzire (eventuală) a aerului proaspăt,

o        Termostatul pentru funcţionarea curentă,

o        Termostatul de protecţie la supraîncălzire,

o        Termostatul de protecţie la incendiu.

Echipamentul este urmărit în funcţionare de către un panou de automatizare (montat, fie încastrat în peretele recuperatorului, fie pe peretele încăperii).

Modelul prezentat poate fi folosit şi vara însă producătorul a pus la dispoziţia utilizatorului şi varianta înlocuirii schimbătorului de căldură cu un bloc simplu de transfer a aerului, fără a avea loc şi o recuperare de frig.

Este de remarcat faptul că majoritatea componentelor principale ale recuperatorului (ventilatoare, filtre, schimbătorul de căldură propriu-zis etc.) pot fi extrase şi curăţate de depuneri, temeinic, putându-se astfel păstra calitatea aerului furnizat.

De exemplu filtrele se recomanda a se schimba la intervale de timp diferite (6, 9 sau 12 luni) în funcţie de gradul de murdărire, situaţia fiind memorată electronic.

Eficienţa termică a echipamentului prezentat mai înainte variază, în perioada de iarnă, între 55% (pentru un debit de aer de 630 mc/h, cu o putere recuperată de cca. 8 kW) şi 65% (pentru 200 mc/h, cu o putere recuperată de cca. 2,7 kW).

Pentru a stabili energia termică recuperată, prin folosirea recuperatorului, se vor înmulţi puterile menţionate cu numărul orelor de funcţionare ale acestuia, astfel că, la o funcţionare continuă, în primul caz se obţin 24 ore x 8 kW = 192 kWh, iar în al doilea caz rezultă 65 kWh.

În funcţie de preţul energiei, exprimată în RON/kWh (depinzând de agentul termic folosit: gaz metan, păcură sau curent electric etc.) fiecare dintre noi poate calcula economia zilnică în RON.

 

În loc de concluzii

Problema folosirii recuperatoarelor de căldură se va pune cu adevărat atunci când utilizatorii vor sesiza că furnizarea fără întrerupere a aerului curat în clădiri (în special reşedinţe, dar şi birouri, spaţii comerciale etc.) înseamnă menţinerea unui standard de sănătate ridicat.

Schimbarea continuă a aerului viciat din incinte diminuează drastic dezvoltarea germenilor transmisibili pe cale aeropurtată.

Aceşti germeni sunt responsabili de multe dintre bolile care ne îmbolnăvesc sezonier, dar de care ne vindecăm după multe eforturi păguboase.

Îndrăznesc să fac o comparaţie: după cum uleiul este elementul primordial în stabilirea duratei de viaţă a unui motor, tot astfel aerul proaspăt, curat, este elementul de bază pentru o viaţa sănătoasă a unui organism viu.

Articol publicat în Revista UTIL, Anul VI, nr. 3 / 2007