Zasada działania wymienników ciepła nie jest skomplikowana. Osoby, które decydują się na montaż tych urządzeń w domu, mogą zaoszczędzić na kosztach ogrzewania i chłodzenia budynku.

Wymiennik ciepła umożliwia zwiększenie efektywności pracy urządzeń wchodzących w skład systemu grzewczego. Przed podjęciem decyzji o montażu tego typu urządzenia warto dowiedzieć się, jakie rodzaje dostępne są w sprzedaży.

Czym jest wymiennik ciepła?

Wymiennik ciepła jest urządzeniem umożliwiającym wymianę ciepła pomiędzy płynami, które mają różną temperaturę. Zasada działania polega na wymianie ciepła, która zachodzi poprzez zjawiska konwekcji i przewodzenia. Gorący płyn przekazuje energię konwekcyjnie do ścianki lub powierzchni rurki. Następnie ciepło jest przewodzone przez ścianę rurki lub płytę, gdzie ostatecznie pobiera je zimny płyn.

Wymienniki ciepła pozwalają na ustaloną i nieustaloną wymianę ciepła. Pierwszy typ wymiany może zaistnieć tylko w urządzeniach o działaniu ciągłym. Wymienniki ciepła pracujące w systemie nieciągłym mogą przeprowadzać wymianę ciepła jednorazowo lub działać w sposób okresowy. W tych systemach występują jedynie nieustalone pola temperaturowe.

Gdzie stosuje się wymienniki ciepła?

Wymienniki ciepła najczęściej znajdują zastosowanie w urządzeniach chłodzących, gdzie stanowią centralny element odpowiedzialny za prawidłowe funkcjonowanie systemu. Stosuje się je także w instalacjach klimatyzacji dla utrzymywania określonej wartości temperatury oraz w urządzeniach wentylacyjnych, w których konieczne jest odzyskiwanie ciepła wyprowadzonego na zewnątrz.

Wymienniki ciepła stanowią część instalacji centralnego ogrzewania (CO) i ciepłej wody użytkowej (CWU). Są również wykorzystywane systemach ogrzewania słonecznego i geotermicznego oraz przy wymianie ciepła w procesach przemysłowych.

Rodzaje wymienników ciepła

Podział wymienników ciepła zależy od rozpatrywanego kryterium. Urządzenia te można pogrupować między innymi pod względem:

  • zasady działania na przeponowe wymienniki ciepła (rekuperatory), wymienniki ciepła o bezpośrednim działaniu (mieszalniki) i z wypełnieniem (regeneratory);
  • budowy na wymienniki ciepła typu rura w rurze lub rura Fielda oraz płaszczowo-rurowe, spiralne, płytowe, lamelowe i pojemnościowe;
  • rodzaju czynnika na wymienniki ciepła typu ciecz-ciecz, ciecz-gaz, ciecz-ciało stałe i gaz-gaz;
  • organizacji przepływu na wymienniki ciepła współprądowe, przeciwprądowe i krzyżowe.

Wymienniki ciepła mogą różnić się między sobą również pod względem konstrukcji. Najczęściej składają się jednak z płyt lub rur powstałych z tworzywa, które dobrze przewodzi ciepło. Dla zwiększenia powierzchni czynnej często są wyposażone w dodatkowe ożebrowanie.

Należy pamiętać, że ze względu na pracę wymienników w specyficznych warunkach konieczne jest ich regularne czyszczenie, najczęściej z użyciem specjalnego agregatu. Zakres czynności pielęgnacyjno-konserwacyjnych zależy od rodzaju wymiennika.

Najczęściej stosowane rodzaje wymienników ciepła

Wymienniki ciepła bardzo często stanowią część instalacji rekuperacji. Wśród urządzeń tego typu największą popularnością cieszy się gruntowy wymiennik ciepła (GWC), w którym powietrze jest ogrzewane ciepłem czerpanym z gruntu. Dzięki zamontowaniu układu na głębokości poniżej 1 m możliwe jest wykorzystanie energii cieplnej na stałym poziomie przez cały rok.

Powietrze, które przepływa przez gruntowy wymiennik ciepła, jest ogrzewane, gdy temperatura otaczającego powietrza jest niższa niż gruntu pod budynkiem. Jest to szczególnie korzystne zimą, ponieważ pozwala na zaoszczędzenie energii elektrycznej. Warto również zauważyć, że gdy temperatura otoczenia w miesiącach letnich utrzymuje się na wysokim poziomie, powietrze, przepływając przez grunt, ma sposobność ochłodzenia się. System instalacji umożliwia jego transport do pomieszczeń użytkowych. Dzięki temu temperatura obniża się, a mikroklimat ulega poprawie. Taki typ chłodzenia nie wiąże się z żadnymi dodatkowymi wydatkami.

Gruntowe wymienniki ciepła podzielić można na dwa rodzaje. Pierwszy z nich stanowią urządzenia przeponowe, w których powietrze nie ma bezpośredniego kontaktu z cząstkami gruntu (przepływa przez przewód zakopany w ziemi). Drugi typ to wymienniki bezprzeponowe. Powietrze przepływa w nich przez odpowiednio przygotowane warstwy gruntowe.

Popularną modyfikacją bezprzeponowego wymiennika ciepła żwirowego jest model płytowy. W tym urządzeniu warstwę spodnią stanowi podsypka piaskowo-żwirowa. Na niej układane są płyty szczelinowe, między którymi przepływa powietrze. Za główną zaletę tego systemu uznaje się wysoką stabilność temperaturową.