Soojustagasti

Soojustagasti on seade ruumist väljuvast ventilatsiooniõhust soojuse ülekandmiseks sissepuhutavale õhule.

Soojusstagati koosneb soojusvahetist, ventilaatoritest ja ventilatsioonitorudest. Soojustagastis võib olla soojusvahetiks olla rekuperatiivne või regeneratiivne soojusvaheti, soojuspump, soojustoru, soojussifoon jm. Soojustagasteid kasutatakse elamute, ühiskondlike hoonete, loomapidamis-, tööstus- ja muude hoonete ventilatsioonisüsteemides hoonete kütte- ja jahutusenergia säästmiseks. Köetud hoone ventileerimisel tagastatakse saastunud väljuva õhu soojusenergia soojustagasti vahendusel sisenevale külmale õhule. Jahutamisel on protsess vastupidine, sisenevat sooja õhku jahutatakse väljuva jaheda õhuga.

Rekuperatiivne soojusvaheti

Pindsoojusvahetis (rekuperatiivses soojusvahetis) toimub soojusläbikanne läbi kahte õhuvoolu eraldava kile või membraani (joonis 1).

Joonis 1. Pindsoojusvaheti: 1 – eral­dusmembraan, 2 – vahekärg, A–väljuv õhk, B – heitõhk, C – välisõhk, D – sisenev õhk

Soojust vahetavad keskkonnad on teineteisest täiesti eral­datud, pindsoojusvaheti ehitus on lihtne. Puuduseks on asjaolu, et soojuskandjate väikese temperatuurivahe tõttu on soojusvahetuspinnad väga suured, mõnikümmend ruutmeetrit. Enamik soojusvaheteid tehakse ristvoolsetena, kuid võib olla ka vastuvoolu soojusvaheteid. Loomapidamisruumides tuleks kasutada ainult selliseid soojusvaheteid, mida on lihtne tolmust puhastada, lisaks peab veel olema võimalus soojusvahetit härmatisest üles sulatada. Plaatsoojusvahetid on lihtsad, nende soojustagastustegur on 0,25…0,45, nad on kasutatavad ka loomapidamisruumides. Torusoojusvahetid võivad olla õhk või vedelik soojuskandjatega. Esimene soojustagasti, mida katsetati loomapidamishoones Šveitsis 1950. aastal, oli valmistatud klaastorudest (joonis 2).

Joonis 2. Torusoojusvaheti

Loomaruumist eraldatud õhk väljub torude vahelt, värske õhk siseneb mööda torusid ruumi. Kui väljuva õhuga kaasnev tolm ja mustus sadeneb toru välispinnale, saab selle maha pesta veega. Pestakse tavaliselt automaatse pesemisseadmega, mis lülitatakse sisse programmi järgi. Selliste klaastorudest soojusvahetite soojustagastustegur on küllalt hea, 0,4…0,7.

Plasttorudest soojusvahetites kasutatakse vahesoojuskandjana mittekülmuvat vedelikku. Üks seade koosneb tavaliselt kahest soojusvahetist. Plasttorudest võib koostada toruradiaatori. Plasttorusoojusvaheteid on hea kasutada mitmesuguste soojuspumpadega koos. Omapäraseks soojustagastiks on soojus­sifoonid ja soojustorud.

Soojustoru kujutab endast kergesti aurustuva vedelikuga (freoon-) toru, millest on õhk eemaldatud (joonis 3, a).

Joonis 3. Soojustoru (a) ja soojussifoon (b): q1 – saadud soojusvoog, q2 – neeldunud soojusvoog, 1 – kondensaat, 2 – aur, 3 – kapillaarid

Toru alumises osas olevale vedelikule antakse ruumist väljuv heitsoojus, vedelik aurustub, aur tõuseb toru ülemisse ossa, kus ta kondenseerub ja annab ära aurustumissoojuse ruumi sisenevale õhule. Kondensaat valgub toru alaossa. Soojustoru peab olema vertikaalses asendis.

Soojussifoon (joonis 3, b) erineb soojustorust selle poolest, et kondensaat liigub toru soojendatavasse ossa kapillaare mööda, mitte aga raskusjõu toimel nagu soojus­torus. Seega võib soojussifooni asend erineda vertikaalist ja kondensaat võib liikuda ka alt üles.

Pindsoojustagastitena leiavad kasutamist plaatsoojusvahetid (joonis 4)

Joonis 4. Ristvoolse plaatsoojusvahetiga soojustagasti: A – välisõhk, B – heitõhk, C – väljuv õhk, D – sisenev õhk, 1 – kere, 2 – kaas, 3 – ventilaator, 4 – soojusvaheti, 5 – kondensaadi äravool, 6 – filter, 7 – külmumise kontrolli relee, 8 – toruliides

või torusoojusvahetid (joonis 2). Soojus­vahetuspindadena kasutatakse alumiiniumi, klaasi, plasti ja roostevaba terast. Soojusvahetis eraldub veeauru kondenseerumisel peitsoojus, aurustumissoojus. Kõige enam soojust saaksime soojusvahetist siis, kui ruumist väljuv õhk jahtuks soojusvahetist väljumisel kuni välisõhu temperatuurini. Praktiliselt ei ole see aga võimalik. Soojusvahetite efektiivsust võime iseloomustada soojustagastusteguriga.

Regeneratiivne soojusvaheti

Regeneratiivses soojusvahetis toimub soojuse perioodiline salvestamine väljuvalt saastunud õhult ja soojuse äraandmine sisenevale külmale õhule mingi aine soojusmahtuvse kasutamisega. Soojuse ülekanne on tsükliline. Saastunud õhu soojusenergia antakse mingile soojust salvestavale materjalile (salve) ja võetakse sealt värskele õhule tagasi. Regene­reerivad soojussalvestid võivad olla liikuva või liikumatu salvega, samuti on vedelikuga salvesteid.

Joon 5. Trummelsoojusvaheti salvestuselement ja soojusvaheti: 1 – juhtplokk, 2 – veorihm, 3 – puhastusseade, 4 – kiirusandur, 5 – mootor

Liikumatu salve korral tuleb kasutada kahte salve, millest ühte soojendatakse ja teine soojendab samal ajal ruumi sisenevat õhku. Perioodiliselt tuleb õhuvoolud ümber lülitada, et soojendada jahtunud salve ja saada soojust teisest salvest. Õhuvoolud lülitatakse ümber vastava klapiga. Ümberlülitamine peab toimuma automaatselt täiturmehhanismi abil. Ümberlülitamise kriteeriumiks võib olla salve temperatuur või lülitatakse klapp ümber aja järgi. Ühe tsükli kestus sõltub oluliselt välisõhu temperatuurist ja õhuvahetusest, seetõttu on aja järgi ümberlülitamine võrdlemisi ebatäpne.

Trummelsoojusvaheti (joonis 5) pöörlev salv on kettakujuline rõngas, mis on täidetud väljapressitud konarustega õhukeste metall-lehtedega või mingi poorse materjaliga. Trumli õhupilu­dest läbi puhutav, ühe kanali kaudu ruumist väljuv õhk soojendab mater­jali. Ketta pöördumisel 180º võrra läbib välisõhk teise kanali kaudu soojendatud täidise ja soojeneb ise. Parema soojusülekande saamiseks tehakse me­tall-lehed väljaulatuvate konarus­tega, et tekitada turbulentne õhuvool.