Erilaiset lämmöntalteenotto ratkaisut (labraharjoitus 3)

Erilaisia lämmöntalteenotto ratkaisuja

Lämmön siirtymistä voi tapahtua johtumisen, säteilyn ja konvektion avulla. Ilmanvaihdon lämmöntalteenottoratkaisuissa käytetään hyväksi konvektio- ja johtumisperiaatteilla toimivia lämmönsiirtimiä.

Johtumisessa lämpö siirtyy kiinteässä väliaineessa lämpimästä viileämpään päin. Lämmön siirtymistä nestemäisessä tai kaasumaisessa väliaineessa lämpötilaerojen aiheuttamien virtauksien mukana kutsutaan konvektioksi. Säteilyssä kiinteään aineeseen osuva sähkömagneettinen säteily muuttuu lämmöksi.

Nestekiertoinen lämmöntalteenotto

Nestekiertoisessa lämmöntalteenotossa lämpöä siirtyy poistoilmasta tuloilmaan. Lämmönvälittäjänä toimii jäätymätön neste (yleensä vesi, johon on lisätty jäätymisestoainetta, esim. glykolia, etyleeniä tai etanolia, tyypillinen pitoisuus n. 30%), joka kiertää kahden patterin väliä. Näistä toinen varastoi ja toinen luovuttaa lämpöä. Patterit valmistetaan yleensä kupariputkista ja alumiinilamelleista. Kupariputkiston ympärille kierretyn alumiinilangan tarkoituksena on siirtää lämpöä ilmasta nesteeseen. 
  
Lämmönsiirtimen talteenottama ylijäämälämpö voidaan käyttää myös esim. käyttöveden lämmityksessä, mikäli lämmönvälittäjänä toimiva seos kyetään pumppaamaan eri puolille rakennusta. Nestekiertoisessa lämmöntalteenotossa hyviä puolia ovat paloturvallisuus sekä se, että ilmavirtoja ei tarvitse sekoittaa keskenään. Nestekiertoinen lämmöntalteenotto ei myöskään vie paljoa tilaa, sillä patterit voidaan sijoittaa etäälle toisistaan. Nestekiertoisen lämmöntalteenoton lämpötilahyötysuhde on kuitenkin heikko verrattuna muihin LTO-ratkaisuihin. Lämpöä saadaan talteen tällä tekniikalla vain n. 40 - 60 %.

Koska nestekiertoisen lämmöntalteenotto ei vaadi erillisen tuloilmakavanan rakentamista, se soveltuu hyvin vanhoihin rakennuksiin, joissa lämmöntalteenottoa ei aikaisemmin ole ollut. Tuloilmakanavan rakentaminen on kallis ja hankala sovittaa jälkikäteen sekä vie tilaa ja vaatii usein suuren remontin toteuttamisen. Nestekiertoiset järjestelmät ovat ainoita ratkaisuja tiloihin, joissa esiintyy epäpuhtauksia tai erittäin likaista ilmaa, koska tässä ratkaisussa ei likainen poistoilma pääse kosketuksiin puhtaan tuloilman kanssa ollenkaan.

Nestekiertoisen lämmöntalteenotto

 

Pyörivä lämmönsiirrin

Pyörivä lämmöntalteenotto perustuu pyörivään alumiiniseen talteenottokiekkoon, jossa lämmin poistoilma kiertää kiekon yläpuolen läpi ja varaa lämmöllä kiekon lamellit. Lämpöenergia varastoituu pyörivän kiekon massaan. Poistoilman siirtyessään kylmän tuloilman puolelle kennot puolestaan luovuttavat lämpönsä kiekon alapuolen läpi virtaavalle ulkoilmavirralle. Pyörimisnopeutta voidaan muuttamaa säätämällä kiekon tehoa. Pyörivällä lämmönsiirtimellä varustettu lämmöntalteenottolaite on melko tehokas, lämpöhyötysuhteen ollessa yleensä n. 75% luokkaan. Pyörivät lämmönsiirtimet voidaan jakaa kosteutta siirtämättömiin ja kosteutta siirtäviin roottoreihin. Kosteutta siirtävä roottorin pinta pystyy tehokkaasti sitomaan ja luovuttamaan vesimolekyylejä, johtuen sen erityisestä pinnoitteesta.

Pyörivä lämmönsiirrin sopii parhaiten pientaloihin, mutta sitä voidaan käyttää joskus myös kerrostaloissa, mikäli kyseisessä rakennuksessa on käytössä huoneistokohtainen ilmanvaihto. Kun valitaan ratkaisuksi pyörivä lämmönsiirrin, poistoilma- sekä tuloilmakanavat on kuitenkin sijoitettava vierekkäin. Tämä hankaloittaa pyörivän lämmöntalteenottimen asentamista esim. vanhoihin rakennuksiin, joissa ei erillistä tuloilmakanavaa välttämättä ole. Myöskään keskitetyllä ilmanvaihdolla varustettuun rakennukseen pyörivä lämmönsiirrin ei sovellu. Lämmönsiirtimen rakenteen myötä riskinä on lisäksi ilmavirtojen sekoittuminen. Näin ollen pyörivää lämmönsiirrintä ei välttämättä voi suositella tiloihin, joiden ilmassa esiintyy paljon epäpuhtauksia tai kosteutta.

Pyörivä lämmönssiirin

 

Levylämmönsiirrin

Vastavirtakennossa on suurempi pinta-ala kennostossa, kuin joissain muissa LTO-ratkaisuissa ja ilmavirrat kulkevat osan matkaa vastakkaisiin suuntiin. Nämä seikat nostavat lämpötilahyötysuhdetta n. 70–80 % luokkaan. Kennon tehonsäätö tapahtuu ohituspeltien avulla. Kun lämpöä ei tarvita, Ilmanvaihtokoneen automaattinen ohituspelti kytkeytyy päälle ja ohjaa poistoilman lämmönvaihtimen ohi. Lämmönvaihdin on varustettu huurtumisenestotermostaatilla. Jos lämmönvaihdin uhkaa jäätyä, etuvastus kytkeytyy päälle ja tuloilmapuhaltimen nopeus pienenee ja lämmin poistoilma estää lämmönvaihdinta jäätymästä. Mahdollisen nestekiertoisuuden ansiosta voidaan neste pumpata myös lämmittämään talon käyttö- tai lämmitysvettä. 

Ilmanvaihtokone sopii alle 170 m² kokoisiin kerros-, omakoti- ja rivitaloihin tai vapaa-ajan asuntoihin. Kuten myös saneerauskohteisiin.  Levylämmönsiirtimellä toimivat lämmöntalteenottokoneet ovat hyvin monikäyttöisiä ja niiden sovelluksia käytetäänkin laajasti pienrakennuksista teollisuuteen. Levylämmönsiirtimet tarvitsevat kuitenkin ilman tulokanavan sijoittamisen poistokanavan viereen, joka rajaa laitteen käyttömahdollisuuksia erityisesti vanhemmissa rakennuksissa.

Vastavirtakennolla varustettu ilmanvaihtokone (swegon oy)