Wat zijn de meest voorkomende soorten warmterecuperatoren in luchtbehandelingssystemen en hoe werken ze?
De drie meest voorkomende soorten energierecuperatie-warmtewisselaars in luchtbehandelingsunits zijn:
- Plaatwarmtewisselaars
- Rotatiewarmtewisselaars
- Vloeistofgekoppelde warmtewisselaars
Elke type heeft een specifiek ontwerp en een toepassingsgebied op basis van efficiëntie en specifieke voordelen.
Plaatwarmtewisselaar of -recuperator
Plaatwarmtewisselaars gebruiken, zoals de naam al aangeeft, platen om warmte over te dragen tussen twee luchtstromen. Het meest voorkomende type is de kruisstroomwarmtewisselaar (cross-flow), waarbij lucht door loodrechte kanalen in de platen stroomt. Wanneer de uitgaande warme lucht door een set platen stroomt en de inkomende koele lucht door een andere set, wordt warmte effectief overgedragen van de warme naar de koele lucht, waardoor de belasting op de verwarmings- en koelsystemen wordt verminderd.
Een ander belangrijk onderdeel van de plaatwarmtewisselaar is een bypass met een actuatorgestuurde klep. Deze is meestal in de toevoerluchtstroom gemonteerd en wordt gebruikt om buitenlucht (gedeeltelijk of volledig) om te leiden zonder door de recuperator te gaan.
Plaatrecuperator
Rotatiewarmtewisselaar of -recuperator
Rotatiewarmtewisselaars, of warmtewielen, bieden een efficiënte terugwinning van warmte door een warmteabsorberend wiel tussen de toevoer- en afvoerluchtstromen te laten draaien. Ze kunnen zowel gevoelige als latente warmte overdragen. Gevoelige warmte verwijst naar temperatuurgerelateerde energie, terwijl latente warmte betrekking heeft op het vochtgehalte.
Er bestaan 3 types rotatierecuperatoren:
- Condensatietype: recupereert vocht enkel in koude seizoenen
- Enthalpietype: recupereert vocht in zowel koude als overgangsseizoenen
- Sorptietype: recupereert vocht het hele jaar door
Condensatiewarmtewielen zijn de meest gebruikte types wisselaars. Ze zijn goedkoper dan de andere types en vereisen geen extra apparatuur voor een goede werking.
Rotatierecuperator
Vloeistofgekoppelde warmtewisselaar of recuperator
Een vloeistofgekoppeld warmterecuperatorsysteem bestaat uit twee afzonderlijke buisvinspoelen, waarvan er een zich in de toevoerluchtstroom bevindt en de andere in de afvoer. Deze spoelen zijn met elkaar verbonden door een vloeistofcircuit, meestal gevuld met een glycol-watermengsel dat warmte van de afvoerlucht naar de toevoerlucht overbrengt. Deze systemen zijn zeer effectief in het terugwinnen van warmte uit afvoerlucht van hoge temperatuur, waardoor ze zeer geschikt zijn voor industriële omgevingen. Ze kunnen ook op een afstand van de toevoer- en afvoersecties worden geïnstalleerd, wat meer flexibiliteit biedt in het kader van ruimteplanning.
Vloeistofgekoppelde recuperator
Efficiëntie van warmterecuperatiesystemen
De efficiëntie van warmtewisselaars varieert op basis van het type en de specifieke bedrijfsomstandigheden. Hieronder staan de typische temperatuur-efficiëntiebereiken:
- Plaatwarmtewisselaars: 40 - 80 %
- Rotatiewarmtewisselaars: 60 - 85 %
- Vloeistofgekoppelde warmtewisselaars: 40 - 65 %
De efficiëntie is afhankelijk van verschillende factoren, zoals het temperatuurverschil (ΔT) tussen de luchtstromen, het oppervlak van de wisselaar, de luchtsnelheden en de omgevingsomstandigheden.
Luchtlekken in warmterecuperatiesystemen
Luchtlekken kunnen de prestaties van een warmtewisselaar verminderen door afvoerlucht te laten mengen met toevoerlucht, wat mogelijk verontreinigingen introduceert. Hieronder een overzicht van de lekpercentages voor de verschillende soorten warmtewisselaars:
- Plaatwarmtewisselaars: minimale lekkage van lucht, meestal minder dan 1 %, en dit kan verder worden verminderd door een betere afdichting en installatie.
- Rotatiewarmtewisselaars: meer vatbaar voor lekken, maar dit kan worden geminimaliseerd met een purge-sectie en correcte ventilatorplaatsing, waardoor lekken worden gereduceerd tot minder dan 0,1 %.
- Vloeistofgekoppelde warmtewisselaars: hier treden geen luchtlekken op omdat de toevoer- en afvoerluchtstromen volledig van elkaar zijn geïsoleerd.
Het regelen van warmterecuperatoren
Effectieve regeling van warmtewisselaars zorgt voor optimale prestaties, bescherming tegen bevriezing en een lager energieverbruik. Hier zijn enkele typische regelstrategieën:
- Plaatwarmtewisselaars: de bypassklep kan worden geregeld op basis van de afvoertemperatuur en vochtigheidsniveaus om ophoping van ijs te voorkomen.
- Rotatiewarmtewisselaars: de snelheid van het wiel wordt geregeld door een frequentieomvormer. Het draait op lagere snelheden bij bevriezingsomstandigheden en kan tijdens bepaalde omstandigheden worden gestopt of vertraagd om drukval te vermijden.
- Vloeistofgekoppelde warmtewisselaars: deze systemen vereisen een pomp, klep en sensoren om de stroming van de warmteoverdrachtsvloeistof te beheren. De positie van de regelklep wordt aangepast op basis van de luchttemperatuur of de energierecuperatiebehoeften.
Wat is het beste type warmterecuperator voor jouw toepassing?
De keuze van een warmtewisselaar hangt grotendeels af van de specifieke behoeften van je toepassing:
- Plaatwarmtewisselaars zijn ideaal voor eenvoudige installaties met minimale lekkagezorgen.
- Rotatiewarmtewisselaars bieden uitstekende warmte- en vochtrecuperatie, maar vereisen een meer zorgvuldige regeling om luchtlekken te minimaliseren.
- Vloeistofgekoppelde warmtewisselaars zijn perfect voor industriële toepassingen met hoge temperaturen of installaties waarbij de toevoer- en afvoersecties gescheiden moeten zijn.
Bekijk onze AHU Solutions section om een regelsysteem te kiezen voor een luchtbehandelingssysteem met een warmterecuperator.