Stap 1: Wat is een warmtewisselaar
Simpel gezegd is een warmtewisselaar een apparaat dat de overdracht van de warmte van een stroom van naar de andere (in dit geval lucht aan lucht). Dit doen ze door 2 stromen van lucht met verschillende temperaturen passeren van elkaar gescheiden door een dunne wand. Hitte reist van de heter luchtstroom, door de muur en in de koeler luchtstroom. Het enige deel dat energie vraagt maakt de lucht verplaatsen. Alles gebeurt door temperatuurverschil alleen.
De warmtewisselaar is geweldig voor ventilatiesystemen voor woningen in koelere landen omdat huizen kunnen vervolgens worden geventileerd zonder verlies van de hitte. De vochtige, muffe lucht van binnen kunnen vervangt met de droge, frisse lucht van buitenaf zonder ook ter vervanging van de hitte.
In een ideale wereld, warmtewisselaars kan overbrengen tot 100% van de warmte van een stroom naar de andere, maar in de echte wereld, zijn de percentages lager. Mijn eerste doel was om het maken van een warmtewisselaar met 80% rendement. Efficiëntie in de warmtewisselaar is hoe veel van de warmte wordt overgebracht tussen de stromen van lucht. Een voorbeeld:
De lucht buiten is 0° C en de binnenkant lucht is 20° C. Als er een 80% efficiënte warmtewisselaar in het ventilatiesysteem, zal de 0° C lucht van buitenaf worden verwarmd tot 16° C bij het verlaten van de warmtewisselaar. De lucht van 20° C zal worden afgekoeld tot 4° C, bij het verlaten van de warmtewisselaar.
Zoals in de afbeelding zien, zijn er een paar ontwerpopties. Ook zijn er 3 verschillende stroom richtingen.
- Cross flow: de streams stromen loodrecht op elkaar. Uitwisselen van warmte zijwaarts (de wisselaar van de 50-70%)
- Stroom parallel: beide stromen vanaf dezelfde kant betreden en verlaten van dezelfde kant. Op deze manier zorgt voor hooguit 50% warmte-overdracht.
- Stroom teller: de meest efficiënte, waar de stromen zijn het tegenovergestelde van elkaar. Hierdoor ontstaat een warme kant en een koele kant. Afhankelijk van het ontwerp, kan de teller stroom krijgen dicht bij 100% rendement. Al mijn tests gebruiken teller stroom warmtewisselaars.