Rotacijski toplotni menjalnik in COVID

Omejevanje notranjega uhajanja zraka skozi rotacijski menjalnik toplote

Članek je povzet po prispevku REHVA.

Do danes ni bilo dobro dokumentiranega izbruha SARS-CoV-2, ki bi bil posledica prenosa aerosola skozi prezračevalni ali klimatski sistem[1]. V te zvezi je širjenje okužb zaradi uhajanja zraka prek rotacijskega toplotnega menjalnika (RHE) malo verjetno. Poleg tega je uporaba RHE pomembna za vzdrževanje bivalnih pogojev (temperature in vlažnosti) v stavbi, ki zagotavlja dovod svežega zraka, zaustavitev rotorja pa ne bo odpravila puščanja. Ker pa zdravstveni strokovnjaki še naprej preučujejo prenos virusa skozi delce, odložene v zraku, se lahko sprejmejo previdnostni ukrepi za zmanjšanje notranjega uhajanja zraka v prezračevalnih sistemih.

Slika 1:  DP22-11 v AHU

Glavni kazalnik notranjega uhajanja onesnaženega zraka, ki zapušča prostor za dovod zraka skozi menjalnik, je izražen z razmerjem prenosa izpušnega zraka (EATR) v %. Kot je prikazano na sliki 1, je EATR funkcija razlike v tlaku med menjalnikom vtočnega zraka (p₂₂) in odtočnega zraka (p₁₁), njegova vrednost pa je odvisna od vrste tesnjenja in obratovalnih pogojev. Hkrati tudi hitrost rotorja in odzračevanje vplivata na EATR. Glavni cilj je ohraniti nadtlak na strani vtočnega zraka in na ta način zagotoviti morebitno uhajanje vtočnega zraka v odtočni zrak (tj. EATR = 0%). V dobro opremljenih enotah za klimatizacijo (AHU) so vgrajeni merilni priključki za merjenje p₁₁ in p₂₂.

Za pravilno zasnovan, nastavljen in vzdrževan rotacijski toplotni menjalnik je puščanje potencialno onesnaženega zraka s patogeni v vtočni zrak toka običajno zelo majhno in je v praksi zanemarljivo. Kljub temu je puščanje v primeru nepravilne postavitve ventilatorjev AHU ali pomanjkljive nastavitve ravnotežja tlaka znatno večje.

Ukrepi za ohranjanje nizkega puščanja odtočnega zraka

Netesnost zraka ob rotacijskem menjalniku je odvisna od številnih opisanih dejavnikov. Vzdrževalec običajno nima vpliva na lokacijo ventilatorjev, zato mora med zagonom, pregledom in vzdrževanjem sprejeti druge ukrepe za odpravo ali zmanjšanje netesnosti.

Pravilen položaj ventilatorjev

Predpogoj za vzdrževanje nizkega notranjega puščanja je pravilna razporeditev ventilatorjev. Možne konfiguracije ventilatorjev so prikazane na slikah 2-5. Najbolj priporočljiva je vgradnja obeh ventilatorjev za rotacijskim menjalnikom glede na tok zraka (slika 2). V tej konfiguraciji je s pravilno uravnoteženimi tlaki (p_22-p₁₁> 0) in pravilno nastavljenim odzračevalnim sektorjem EATR, netesnost običajno pod 1%. Nasprotno pa najbolj neugodna konfiguracija glede netesnosti vključuje oba ventilatorja na strani stavbe (slika 3). V najslabšem primeru lahko EATR znaša do 10 -20% [2] Eurovent Recommendation 6-15. Estimation based on Eurovent Certified data.

Slika 2: najboljši razpored ventilatorjev; oba ventilatorja sta za rotacijskim menjalnikom	Slika 3: oba ventilatorja na strani stavbe
Slika 4: oba ventilatorja na zunanji strani	Slika 5: oba ventilatorja tlačita skozi menjalnik

Razlika zračnega tlaka

Naslednji korak za odpravo puščanja je nastavitev pravilnega razmerja med tlakoma p₂₂ in p₁₁. Tlak p₁₁ mora biti vsaj 20 Pa manjši od tlaka p₂₂. Odvisno od konfiguracije ventilatorjev lahko to storimo z dušenjem ali regulacijo obratov ventilatorjev na naslednji način:

• Oba ventilatorja po rotorju (slika 2): zadušite odvod tako, da postane p₁₁ vsaj p₂₂–20 Pa. Če dušilka (npr. blažilnik) ni na vgrajena v AHU, jo vgradite v kanal.
• Oba ventilatorja na strani stavbe (slika 3): V tem primeru ni mogoče uporabiti dušenja.
• Oba ventilatorja na zunanji strani (slika 4): v tem primeru ni potrebe po uporabi dušenja.
• Oba ventilatorja tlačita skozi menjalnik (slika 5): nastavite dovod zraka tako, da p₁₁ postane vsaj p₂₂–20 Pa. Če dušilna naprava (npr. blažilnik) ni na voljo v AHU, jo vgradite v kanal.

Pravilna uporaba sektorja odzračevanja – položaj in nastavitev

Odzračevalni  odsek lahko praktično odpravi puščanje, ki je posledica vrtenja menjalnika (prenosa). Njegova lega in nastavitev (kot) morata biti razporejeni v skladu z navodili proizvajalca, odvisno od konfiguracije ventilatorjev in tlačnih razmerij.

Učinkovito tesnjenje rotorja

Tesnjenje oboda in gredi preprečuje uhajanje zraka. Tesnila so izpostavljena obrabi in njihova zmogljivost se sčasoma poslabša. Med rednim pregledom je treba preveriti stanje tesnil in po potrebi obnoviti prvotno stanje v skladu z navodili proizvajalca.

Metoda za oceno netesnosti (EATR) za preskuse na kraju samem

Natančen preskus notranje netesnosti zraka je treba izvesti v laboratoriju. Vendar osnutek novega standarda (prEN 308) ponuja preprosto metodo za oceno EATR z merjenjem temperature, ki jo je mogoče izvesti na kraju samem. Preskusni postopek vključuje meritve temperatur t₁₁, t₂₁ in t₂₂ v stacionarnih pogojih z izključeno funkcijo prenosa toplote (zaustavljen rotor). Nato se EATR izračuna kot:

Kjer je:

t₁₁ temperatura odtočnega zraka;

t₂₁ je temperature svežega zraka;

t₂₂ je temperatura vtočnega zraka.

S to metodo ni mogoče določiti dela netesnosti, povezane z vrtenjem kolesa (prenosom).

[1] https://www.hopkinsguides.com/hopkins/view/Johns_Hopkins_ABX_Guide/540747/all/ Coronavirus_COVID_19 SARS_CoV 2_?q=aerosol+covid-9

[2] Eurovent Recommendation 6-15. Estimation based on Eurovent Certified data.

Covid-19 prezračevanje ni nič drugega kot kakovostno prezračevanje.

Naslovna slika je bila objavljena v članku: “Toplotni izkoristki: novost je entalpijski prenosnik toplote“, avtor Bojko Jerman, 13. marec 2015. Ponatisnjena je zato, ker nazorno prikazuje rotacijski prenosnik toplote.

Fleksibilnost mednarodnih strokovnih organizacij

Zanimivo je, kako REHVA spreminja svoje stališče o primernosti rabe rotacijskih toplotnih menjalnikov v povezavi z možnostjo prenosa virusa SARS-CoV-2. Sklep v zvezi sprenosom virusa po zraku so očitno zelo prilagodljivi interesom posameznih gospodarskih združenj, kapitalu. Na tak način je izgubila vso svojo kredibilnost in jo lahko uvrščamo ob bok WHO, IPCC, IAEA in podobnim.

REHVA, zlasti na območjih z žariščem, priporoča uporabo načela ALARA (As Low As Reasonably Achievable= slov: tako nizko kot je razumno možno) in sprejme niz ukrepov, ki pomagajo nadzorovati tudi potovanjepo zraku v stavbah (poleg standardnih higienskih ukrepov, ki jih priporoča WHO, glejte dokument “Pripravljanje delovnih mest za COVID-19”). Hkrati pa podleže dikciji “ni bilo dobro dokumentiranega prenosa”. Pričakovail bi, da je REHVA strokovna organizacija, ki zagovarja stališče ALARA, ne pa, da ga prilagaja podjetniškim željam.

• Marec 2020: V rotacijskih izmenjevalcih toplote (vključno s kolesi za entalpijo) se delci odlagajo na strani povratnega zraka površina toplotnega izmenjevalnika, po kateri bi jih lahko resuspendirali, ko se toplotni izmenjevalnik obrne na dovodno zračno stran. Zato je priporočljivo (začasno) izklopiti rotacijske izmenjevalnike toplote med epidemijo SARS-CoV-2.
• April 2020: Naprave za rekuperacijo toplote lahko nosijo virus, pritrjen na delce s strani odvodnega (odtočnega) zraka na stran dovodnega (vtočnega) zraka. Regenerativni prenosniki toplote zrak-zrak (t.i. rotorji, imenovani tudi entalpijska kolesa) so lahko občutljivi na puščanje v primeru slabe zasnove in vzdrževanja. Za pravilno obratujoče rotacijske prenosnike toplote, opremljene s sektorji za čiščenje in pravilno nastavljene, so stopnje puščanja približno enake kot pri ploščatih prenosnikih toplotev območju 1-2%.
• Avgust 2020: Do danes ni bilo dobro dokumentiranega izbruha SARS-CoV-2, ki bi bil posledica prenosa aerosola skozi prezračevalni ali klimatski sistem[1]. V te zvezi je širjenje okužb zaradi uhajanja zraka prek rotacijskega toplotnega menjalnika (RHE) malo verjetno.