FPX šilumokaičio antifrizo sistema

Ekonomiškas ir efektyvus vėdinimas be jokių paslėptų šildymo išlaidų.

Kai lauko temperatūra nukrinta žemiau nulio, nuo šilto ir drėgno šalinamo oro kondensuojanti drėgmė užšąla kiekvieno rekuperatoriaus šilumokaityje, blokuodama oro srautą. Norėdami to išvengti, dauguma vėdinimo įrenginių per šaltas dienas riboja šviežio oro srautą per rekuperatorių, išjungdami tiekimo ventiliatorių arba žymiai sumažindami jo efektyvumą. Tada patalpose susidaro neigiamas slėgis, dėl kurio per pastatą nuteka nekontroliuojamas šalto, nefiltruoto oro srautas. Dėl to nekontroliuojamai didėja šildymo išlaidos ir blogėja patalpų oro kokybė.

Lietuvoje lauko temperatūra vidutiniškai 2 mėnesius per metus išlieka žemesnė nei 0 °C. Tuo pačiu metu šilumos poreikis pastatui šildyti šiuo laikotarpiu yra didžiausias. Kadangi vėdinimo oras šildo net 30–70% viso šilumos poreikio, ypač šiuo metu, šilumos atgavimo iš ventiliacijos oro efektyvumas turėtų būti kuo didesnis.

„AirPack“ sukurtas taip, kad visada užtikrintų reikiamą kiekį gryno oro ir kad naudojimo išlaidos būtų kuo mažesnės, neatsižvelgiant į lauko temperatūrą. Štai kodėl sukurta FPX sistema, kuri nuolat matuoja į šilumokaitį tekančio gryno oro temperatūrą, o kai jo vertė nukrenta žemiau 1 °C, ji įjungia mažą, tiksliai valdomą šildytuvą, kuris sušildo orą iki 1 °C. Dėl to „AirPack“ rekuperatoriai niekada neužšąla ir jie visada maksimaliai efektyviai šildo išorinį orą, naudodami iš patalpų išleidžiamo oro energiją.

Žiemą vėdinimo sistemose su energijos atgavimu iš pastato pašalintas šiltas ir drėgnas oras išskiria šilumą į pastatą įleidžiamam šaltam grynam orui. Šilumos mainai vyksta priešpriešinio srauto šilumokaityje per 0,05–0,2 mm storio sienas, sandariai atskiriant kanalus, kuriais teka abu oro srautai. Kai šilumokaičių sienelių temperatūra yra žemesnė už vadinamąją rasos taško temperatūrą, kai iš pastato pašalinamas šiltas ir drėgnas oras, ant šių sienų kondensuojasi vandens garai. Jei sienos temperatūra papildomai yra žemesnė nei 0 °C, sieną dengiantis kondensatas greitai kristalizuosis, užpildydamas kanalą ledu ir užkirsdamas kelią oro srautui.

1 metodas
Tiekimo ventiliatoriaus galios apribojimas
Metodas yra riboti tiekiamo ventiliatoriaus galingumą, kai ištraukimo ventiliatorius dirba įprastu pajėgumu. Pastate susidaro neigiamas slėgis ir, atsižvelgiant į laipsnį, iki kurio sumažėjo tiekiamo ventiliatoriaus efektyvumas, dalis gryno oro į pastato nuotėkį patenka į patalpas. Rekuperatoriumi teka visa iš pastato pašalinta oro srovė ir likusi į pastatą tiekiamo šviežio oro srauto dalis.

Šilumokaičio apsauga

Nedidelis gryno, šalto oro srautas su tuo pačiu santykinai dideliu šilto oro srautu, pašalinamas iš pastato, keičia šilumokaičio sienų energijos balansą. Iš pastato pašalinto oro temperatūra turi lemiamą įtaką jų temperatūrai. Esant tinkamam srautų disbalansui, galima palaikyti šią temperatūrą aukštesnėje nei 0 °C temperatūroje. Kraštutiniu atveju, kai tiekimo ventiliatorius yra išjungtas, ortakio sienelių temperatūra yra lygi ortakio temperatūrai.  Tada sistema veikia kaip paprasta ištraukiamoji ventiliacija.

Energija pastate

Pagal masės išsaugojimo taisyklę bendras bet kuriuo metu į pastatą tekančio oro kiekis turi būti lygus iš pastato pašalinto oro kiekiui. Sumažėjus tiekiamojo ventiliatoriaus pajėgumui, normaliu pajėgumu veikiantis išmetimo ventiliatorius patalpose sukelia neigiamą slėgį, todėl oras teka per pastato nuotėkį (MnS). Galiausiai pusiausvyra nustatoma ten, kur mW = mN + mnS. Pralaidumu tekančio oro temperatūra yra žemesnė nei 0 °C ir neteka per šilumokaitį, todėl, tekėdamas į pastatą ir maišydamasis su patalpose esančiu oru, jis žemina jo temperatūrą. Už jo priežiūrą atsakinga šildymo sistema reaguoja į kambario temperatūros sumažėjimą, padidindama jos efektyvumą. Norint efektyviai apsaugoti šilumokaitį, kuo žemesnė temperatūra lauke, tuo mažiau oro turi tekėti per rekuperatorių ir daugiau per nuotėkius, todėl patalpų temperatūrai palaikyti reikia sunaudoti daugiau energijos. Nors sistemai nereikalingas energijos tiekimas, kad tiesiogiai šildytų orą vėdinimo įrenginyje, padidėja šilumos nuostoliai vėdinant, o tai sudaro 30–70% visų šiuolaikinių pastatų šilumos nuostolių. Be to, nuotėkiais tekantis oras neteka pro filtrus, todėl į patalpas patenka dulkių teršalai, kurių koncentracija yra didžiausia žiemą. Kalbant apie energijos suvartojimą ir oro kokybę, aprašytas metodas sumažina vėdinimo sistemos veikimą su šilumos atgavimu iki paprastos ištraukiamosios ventiliacijos veikimo šalčiausiomis dienomis.

2 metodas

Šilumokaičio aplinkkelis

Šis metodas yra kontroliuojamas šviežio, šalto oro srauto per šilumokaitį apribojimas ir šios srauto dalies nukreipimas tiesiai į tiekimo ventiliatorių, o po to, sumaišius su šilumokaičiu tekėjusiu oru, tiekiamas į kambariai. Aplinkkelis turėtų būti su sklandžiai valdomu amortizatorių rinkiniu, reguliuojančiu srauto per šilumokaičio ir srauto per aplinkkelį santykį.

Šilumokaičio apsauga
Šilumos mainų apsaugos požiūriu sistema veikia panašiai kaip tiekiamojo ventiliatoriaus efektyvumo ribojimo sistema. Nedidelis šviežio, šalto oro srautas per šilumokaitį su tuo pačiu santykinai dideliu šilto oro srautu, pašalintu iš pastato, keičia šilumokaičio sienų energijos balansą. Iš pastato pašalinto oro temperatūra turi lemiamą įtaką jų temperatūrai. Esant tinkamam srauto santykiui, šią temperatūrą galima palaikyti aukštesnėje nei 0 °C temperatūroje. Kraštutiniu atveju, kai aplinkkelis yra visiškai atidarytas ir nutraukiamas gryno oro srautas į šilumokaitį, ortakio sienos temperatūra yra lygi pašalinto oro temperatūrai. Tada sistema veikia kaip tiekiama ir ištraukiama ventiliacija be šilumos susigrąžinimo.

Energija pastate

Priešingai metodui, pagrįstam tiekimo ventiliatoriaus efektyvumo ribojimu, naudojant automatinį šilumokaičio apėjimą vėdinimo įrenginyje, galima valdyti oro srautus, o tai leidžia užtikrinti subalansuotą vėdinimą. Sistema nesukelia neigiamo slėgio ar per didelio slėgio, palyginti su atmosferos oru, dėl kurio visas iš pastato pašalintas ir į pastatą įtrauktas oro kiekis praeina per ventiliacijos įrenginį ir filtruojamas. Kaip ir metodo, pagrįsto tiekiamo ventiliatoriaus efektyvumo ribojimu, oro srautas per aplinkkelį padidinamas proporcingai išorinės temperatūros sumažėjimui, didinant šilumos nuostolių dėl ventiliacijos dalį visame pastato šilumos poreikyje.

3 metodas

Elektrinis atitirpinimo šildytuvas

Tai dalinis šilumokaičio užšaldymas ir ledo ištirpinimas naudojant pastovios galios elektrinį šildytuvą. Vėdinimo įrenginyje su atitirpinamu šildytuvu yra įrengta ledo aptikimo sistema, naudojant šilumokaičio šerdies temperatūros matavimą arba oro srauto per šilumokaičio pasipriešinimą. Aptikus šilumokaičio apledėjimą, įsijungia elektrinis šildytuvas, kuris šildo į šilumokaitį tekantį vėdinimo orą. Taip pat yra strategijų, pagal kurias šildytuvas cikliškai įjungiamas griežtai nustatytu laiku, kai temperatūra yra žemesnė už nustatytą ribinę vertę.

Šilumokaičio apsauga

Šilumokaičio priešužšalimo sistemoje turėtų būti naudojamas minimalus energijos kiekis, reikalingas šilumokaičio kanalų sienelių temperatūrai palaikyti aukštesnėje nei 0 °C. Metodas, kuriuo naudojamas atitirpinimo šildytuvas, neleidžia tiksliai valdyti galios, nes šildytuvas įjungiamas visu galingumu ir visada perkaitina gryną orą, viršijantį 0 °C. Šis metodas taip pat turi trūkumą, nes leidžia susidaryti ledui. Ledo sluoksnis, nusėdęs ant plonų šilumokaičio kanalų sienelių, yra izoliacija, ribojanti šilumokaičio šiluminį efektyvumą ir padidinanti pasipriešinimą srautui.

Energija pastate

Dėl ledo susidarymo šilumokaičio varža cikliškai didėja, sumažinant išmetimo ventiliatoriaus efektyvumą ir taip išbalansuojant pastato ventiliaciją. Esant tokiai situacijai, dalis pašalinto oro srauto teka per pastato nuotėkį, neatsisakant šilumos šilumokaityje. Apibendrinant galima pasakyti, kad metodas turi du nuostolius. Pirmasis yra dėl nemoduliuojamo galios šildytuvo perkaitinto oro, antrasis – nuostoliai, paslėpti šildymo sistemos energijos sąnaudose.

FPX sistemoje naudojama valdymo strategija, pagal kurią, neatsižvelgiant į temperatūrą už pastato ribų, į šilumokaitį tekančio oro temperatūra laikoma 0 °C. Nes kai šiluma prasiskverbia į šilumokaičio kanalų sienas, temperatūrų skirtumas visada yra didesnis nei 1 °C, sienų temperatūra visada yra didesnė nei 1 °C, o tai neleidžia susidaryti ledui. Kiekviename „AirPack“ vėdinimo įrenginyje šildytuvai nustatomi taip, kad jų vardinė galia būtų iki –13 °C. Tai yra temperatūra, kuri vidutiniškai Lietuvoje pasireiškia mažiau nei 2 dienas per metus. FPX1 režimu sistema veikia iki šios vertės – temperatūros valdymas prieš keitiklį sklandžiai keičiant šildytuvo galią. Jei lauko oro temperatūra nukrenta žemiau šios vertės ir dėl didelio oro srauto sistemos negali išlaikyti 0 °C, įjungiamas FPX2 režimas – temperatūros kontrolė prieš šilumokaičio sklandžiai keičiant oro srautą abu ventiliatoriai (ventiliacija išlieka subalansuota) su pastovia maksimalia šildytuvo galia. Priimta strategija yra pagrįstas kompromisas, leidžiantis naudoti palyginti mažos galios šildytuvus ir užtikrinantis svarbiausią veiksnį, darantį įtaką vėdinimo su šilumos atgavimu efektyvumui – subalansuoti oro srautus. Norint įjungti FPX2 režimą, lauko temperatūra turi nukristi žemiau -13 °C, o ventiliacija veikia 100% efektyvumu. Tokia situacija, įprastai naudojant, pasitaiko labai retai, todėl metinis FPX2 režimo veikimo laikas yra labai trumpas arba nevyksta Lietuvos klimato sąlygomis.

Mažiausias energijos suvartojimas

Dėl sklandaus elektroninio šildytuvo galios valdymo FPX sistema neleidžia orui perkaisti, naudojant kuo mažesnį energijos kiekį, reikalingą šilumokaičio šerdies temperatūrai palaikyti virš 0 °C.

Maži pastato šilumos nuostoliai

FPX sistema, priešingai nei kiti aprašyti metodai, veiksmingai apsaugo nuo šilumokaičio apledėjimo, užtikrindama tvarų vėdinimą, nepaisant oro sąlygų. FPX sistemos valdymo strategija leidžia visiškai kontroliuoti energijos suvartojimą ir nesukelia „paslėptų“, nekontroliuojamų išlaidų padidėjusios šildymo sistemos energijos pavidalu.

Maksimalus šilumokaičio efektyvumas

Laikydama mažiausią temperatūrą prie šilumokaičio, FPX sistema maksimaliai padidina šilumos susigrąžinimo efektyvumą ir šilumokaičio energijos efektyvumą, kuris yra didesnis, tuo didesnis temperatūros skirtumas naudojamas.

• Mažiausia šilumokaičio apsaugos nuo kondensato užšalimo kaina
• Žiemą pastatas tiekiamas visada šiltu grynu oru
• Visada subalansuota ventiliacija, neatsižvelgiant į laikinas oro sąlygas
• Nereikia papildomų šilumos nuostolių, atsirandančių dėl oro prasiskverbimo dėl pastatų nuotėkio, nes reikia išvengti šilumokaičio apledėjimo
• Aiškios, nuspėjamos ventiliacijos sistemos sąnaudos
• Visada į pastatą tiekiamas filtruotas oras – nesiskverbia per nuotėkius
• Didelis šilumos atgavimo efektyvumas
• Didžiausias energijos vartojimo efektyvumas tarp aprašytų būdų, kad būtų išvengta kondensato užšalimo šilumokaityje.