Hővisszanyerő ötletelés

Nézzük meg, hogy milyen felépítése van egy lakóház méretű ingatlan hővisszanyerős szellőztető gépnek és mi a működésének alapja:

KWL EC 200 W

A légcsatlakozások balról jobbra:
– az elhasznált és lehűtött levegő kivezetése a szabadba
– felmelegített friss levegő bevezetése a helyiségbe
– az elhasznált és meleg levegő bevezetése a helyiségből
– a friss és hideg levegő bevezetése a kültérből

A hővisszanyerő szellőztető gép lelke és legdrágább komponense a középen található hatszögletű hőcserélő, amelynek az a feladata, hogy a helyiségből a kültér felé áramoltatott meleg levegő hőjét a kültérből a belső térbe áramoltatott levegő hideg levegő hőjével kicseréljük – ugye: hőcserélő. 🙂

A hőcserélés folyamatához nagyon nagy (több tucat négyzetméternyi) és nagyon jó hővezető (többnyire rozsdamentes fém) felület kell, amelyen a két – egymással nem keveredő – légáram ki tudja cserélni egymás között a hőfokát, ezt vékony lemezek sokasága teszi lehetővé, amelyek között felváltva áramlik a két légáram:

A probléma az, hogy házi módszerekkel szinte lehetetlen egy ilyen komplex és pontos megmunkálást igénylő hőcserélőt elkészíteni, a gyári megoldások pedig a felhasznált anyagok és a komplex gyártástechnológia miatt drágák (egy ilyen hővisszanyerős hőcserélő nagyjából egy millió forintba kerül). A hőcserélő nehezen tisztítható és nehezen javítható, illetve az élettartama véges és olyan hulladékok keletkeznek, amelyeket a környezetbe kikerülés előtt ártalmatlanítani vagy újrahasznosítani kell.

Egy ideje gondolkodom olyan hővisszanyerő szellőztető berendezésen, amelyik házi módszerekkel is elkészíthető, olcsó, hatékony és ugyanakkor környezetbarát alkotóelemekből áll, amelyek szinte korlátlan mennyiségben rendelkezésre állnak a természetben és használat után oda visszajuttatva nem kell tartani az ártalmas anyagoktól, ugyanakkor használat közben sem öregednek számottevően, a tisztításuk pedig speciális anyagok nélkül is kivitelezhető… álom, ugye? 🙂

Lássuk az ötletet!

Egy ideje motoszkált a fejemben egy megoldás, amely végre összeállt egy teljes rendszerré, ezt érdemes lenne át- és továbbgondolni, hogy minden tekintetben megfelelő-e a feladatra: ez lenne a mosott és osztályozott kavics alapú hőcserélő!

Képzeljünk el egy hosszú csövet, amelyet megtöltünk 4-8 milliméter átmérőjű mosott és osztályozott kaviccsal, a cső egyik végét a szellőztetni kívánt helyiségbe kötjük, a másik végét pedig a szabadba:

 

Mi történik, ha elkezdünk a kis méretű kavicsokkal megtöltött csövön át áthajtani a levegőt a meleg helyiségből a hideg kültér felé? A kavicsok miatt a levegő nem tud “csak úgy” áramlani a csőben, mert folyton útban lesz egy kavics, amelyet meg kell kerülnie, így irányt vált és az energiáját átadja a kavicsoknak.

Természetesen egy cső kevés lesz, a fűtött helyiségből kifelé tartó levegőt pótolnunk kell a külső térből, ezért tulajdonképpen kettő csőre lesz szükségünk:

A felső cső feladata, hogy a belső térből a külső tér felé tartó levegő hőmérsékletét a kavicsok fokozatosan átvegyék és a kültérbe már hideg levegő kerüljön. Az alsó cső feladata, hogy a külső térből a belső tér felé tartó levegő hőmérsékletét a kavicsok fokozatosan felmelegítsék és a beltérbe már meleg levegő kerüljön.

Várjunk csak! Hogyan?!

Ha most azon gondolkodsz, hogy ez mitől fog működni, akkor jó nyomon jársz, mert ez így nem működik:
– a felső csőben a kavicsok fokozatosan felveszik a belső hőmérsékletet,
– az alsó csőben pedig a kavicsok fokozatosan felveszik a külső hőmérsékletet.

Be fog állni egy egyensúlyi helyzet és az ábrán látható módon a belső meleg jelentős lehűlés nélkül kikerül a szabadba, a külső hideg pedig jelentős felmelegedés nélkül bekerül a beltérbe:

Várjunk csak! És ha bevetnénk egy trükköt?

Az ötlet lényege egy nagyon egyszerű trükk, amely elég ahhoz, hogy a hő kicserélése működni kezdjen. Ez a trükk egyszerűen annyi, hogy a csövekben a légáramlás irányát időnként megfordítjuk.

Ha már nem hűti le teljesen a felső cső az elhasznált beltéri levegőt és az alsó cső nem melegíti fel teljesen a friss kültéri levegőt, akkor nagyjából így fognak kinézni a hőviszonyok a csövekben:

Egyszerűen cseréljük meg a két csőben a légáramlás irányát, ekkor a szoba elhasznált levegője az alsó – hidegebb – csövön át kezd kifelé áramlani, így ebben a csőben lévő hidegebb kavicsok kezdenek felmelegedni; a kültéri friss levegő pedig a felső – melegebb – csövön át kezd befelé áramlani, így ebben a csőben lévő melegebb kavicsok kezdenek lehűlni:

Számok?

Egy köbméter 4-8 milliméteres mosott osztályozott kavics súlya nagyjából 1000 kilogramm, ha feltöltünk két csövet egy-egy köbméter ilyen kaviccsal, akkor a kavicsok felülete nagyjából 1000 négyzetméter lesz, ami hatalmas felület, 2000 kilogramm kavics pedig ~1600 kJ energiát képes tárolni, amíg a hőmérséklete egy fokkal emelkedik, ami azt jelenti, hogy ~1200 köbméter levegőt tudunk keresztülengedni a csöveken, mielőtt meg kellene fordítanunk az áramlás irányát, mert a két cső átlag-hőmérséklete között egy fok különbség keletkezett (ami esetén 20 °C beltér-kültér különbség esetén a hatásfok ~95% is lehet).

Érdemes arra is gondolni, hogy a páradúsabb meleg levegőből a víz a hidegebb kavicsokon ki fog csapódni, mint felületi pára, a megfordított áramlás miatt a külső szárazabb levegő viszont fel fogja venni ezt a nedvességet, így a beltér páratartalma várhatóan nem változik számottevően.

Ha csőkígyó helyett labirintusdobozt használunk és azt töltjük meg kavicsokkal, akkor fából és facsavarokkal el tudunk készíteni kettő darab egy köbméteres dobozt, amelyet meg tudunk tölteni kavicsokkal, illetve át tudjuk mosni időnként a kavicsokat, amelyek nem öregednek, a fa doboz pedig megújuló anyag… egyedül a ventilátor és a vezérlés lesz elektronikai hulladék…

Azt hiszem elvégzek néhány kísérletet a témában, de egyelőre nem látok komoly problémát az elképzelés kapcsán, de minden ötletnek örülök, beszéljünk róla! 🙂

“Hővisszanyerő ötletelés” bejegyzéshez 1 hozzászólás

  1. Létezik erre gyári megoldás, ahol a levegő útjában valami kerámiabetét játsza a kavicsok szerepét. Ott mondjuk nem köbméteres méretű, hanem a falátörésen átmenő csőben elfér. Nyilván más a hatékonyság.
    Mondjuk az ilyeneket 100ezer Ft környékén láttam, és párban kellenek, hasonlóan az általad leírthoz.
    —-
    A te ötletednél a nagy felőlet adja a jó hőátadó képességet. A nagy felületnek az az ára, hogy a gombák és bacik imádnak megtapadni rajta.
    Valami olyan anyg kéne kavicsok helyett, amit nem szeretnek a bacik.
    —-
    Aa én ötletem a nagy helyen elférő hőcserélőre az lenne, hogy egy hordba tekerjünk bele 2 csövet, egyik a a be a másikat a kiáramló levegőnek. A hordót töltsük fel vízzel, ami átviszi a hőt a 2 cső között.
    Itt a kondenzvíz kivezetését még meg llehetne oldani, de a megtelepedő baciktól meg gombáktól itt is félnék.

Vélemény, hozzászólás?