Lekkage bij warmtewielen: een onvermijdelijk maar beheersbaar fenomeen
Warmtewielen spelen een cruciale rol in moderne luchtbehandelingssystemen door warmte en vocht efficiënt terug te winnen. Toch brengt het gebruik ervan altijd een zekere mate van lekkage met zich mee. Dit is een belangrijk aandachtspunt voor ontwerpers, adviseurs en installateurs, aangezien lekkage invloed heeft op de energie-efficiëntie van een installatie en op de luchtkwaliteit. Hieronder bespreken we de drie belangrijkste oorzaken van lekkage en hoe deze beheersbaar zijn.
Werkingsprincipe van het warmtewiel
Een warmtewiel heeft een geïntegreerd aluminium lamellenpakket. De lucht beweegt zich hier doorheen in de onderhelft en de bovenhelft, in tegegenovergestelde richtingen. De lamellen brengen tijdens de rotatie thermische energie over van de ene naar de andere luchtstroom.
Lekkage via de dichting
Elke warmtewielconstructie bevat een afdichting om de twee luchtstromen van elkaar te scheiden.
"Een volledig luchtdichte dichting is echter praktisch niet haalbaar, aangezien het warmtewiel moet kunnen ronddraaien", weet Jimmy Dequeecker, Technisch expert & adviseur luchtgroepen, klimatisatie en luchtbehandeling bij WOLF Energiesystemen. "Daarom wordt er in de praktijk een balans gezocht tussen een minieme lekkage en een soepel draaiend wiel."
"Er is altijd een drukverschil tussen de toevoer en de afvoersectie waardoor er lekkage ontstaat", vervolgt hij.
"Een warmtewiel heeft een voorkant en een achterkant, en er kan zowel lucht van de extractie naar de toevoerlucht lekken (EATR - Extraction Air Transfer Ratio) als van de verse lucht naar de afblaaslucht (OACF - Outdoor Air Correction Factor).
De OACF is van belangrijk voor je energie-efficiëntie. Des te hoger de overdracht van verse lucht naar afblaaslucht, des te harder moet je toevoerventilator werken om aan het gevraagde luchtdebiet verse lucht te komen. De EATR is van belang omdat het wenselijk is om het aandeel van verse aangevoerde lucht te maximaliseren.
Alle lucht die wordt overgedragen tussen de extractie en de toevoer is feitelijk onnuttig.
Ook langs de buitenste rand van het warmtewiel ontsnapt er lucht, door een 'bypass'. Deze buitenlucht wordt dan niet opgewarmd en de extractielucht wordt niet gebruikt om het warmtewiel te verwarmen. Een optimale lekdichting verzekert dus een hoger warmtewielrendement."
De EATR en OACF, zoals gedefinieerd in de normen EN 16798-3:2017 en EN308:2022, worden als volgt geformuleerd:
met:
qm, SUP : het luchtdebiet van toevoerlucht die de warmteterugwinningseenheid verlaat;
qm,SUPnet : het luchtdebiet van de toevoerlucht die de warmteterugwinningseenheid verlaat en van de buitenlucht die de warmteterugwinningseenheid binnenkomt;
qm,ODA,HR : het luchtdebiet van buitenlucht die de warmteterugwinningseenheid binnenkomt;
qm, SUP, HR : het luchtdebiet van toevoerlucht die de warmteterugwinningseenheid verlaat.
Overdracht door het warmtewiel zelf
"Lucht kan ook worden overgedragen door het warmtewiel zelf", verduidelijkt de Technisch expert. "Aangezien een warmtewiel niet oneindig dun is, blijft er altijd een bepaalde hoeveelheid extractielucht die mee overdragen wordt naar de toevoerlucht. Dat is uiteraard niet wenselijk en kan worden tegengegaan door gebruik te maken van een spoelzone of spoelkamer.
De spoelzone zorgt ervoor dat het gedeelte extractielucht dat toch mee overgedragen wordt, gespoeld wordt met verse buitenlucht en niet in de toevoerlucht terechtkomt."
WOLF Energiesystemen voorziet standaard een spoelzone als de drukken in de installatie het gebruik daarvan toelaten – wat in de meeste gevallen zo is.
Geuroverdracht
"Een andere vorm van lekkage is geuroverdracht, wat natuurlijk ongewenst is in een luchtbehandelingssysteem. Geuroverdracht kan uiteraard optreden via de luchtlekkage an sich, maar zelfs als we via al de eerder genoemde manieren ons best doen om lekkage te verminderen, kan er door een warmtewiel actief geur worden overgedragen: door middel van de coating."
Sommige warmtewielen worden voorzien van een coating voor vochtoverdracht. Dat is veelal wenselijk en verdient aanbeveling. Wel nemen bepaalde coatings, zoals een silica gelcoating, zodanig grote moleculen op dat ze hiermee ook geuren overdragen. Aanbevolen wordt om dit type systemen te vermijden, afhankelijk van de geur in de afblaaslucht.
WOLF werkt met modernere technieken zoals een zeoliet coating, die veel kleinere watermoleculen opnemen zodat de coating nagenoeg geen geurmoleculen meer overdraagt.
Lekkagebeheer: drukverhoudingen en selectie
"De mate van lekkage wordt niet alleen bepaald door de kwaliteit van de dichting, de spoelzone en type coating, maar ook door de drukverhoudingen binnen de installatie. Een te groot drukverschil tussen de afvoer- en toevoerluchtstromen kan lekkage versterken. Daarom is een correcte selectie van de luchtbehandelingskast essentieel om ongewenste luchtmengingen te voorkomen."
"Door aandacht te besteden aan de correcte plaats van ventilatoren maar ook andere componenten kan er heel wat lekkage vermeden worden en kan de efficiëntie een stuk verhoogd worden. Daarom is het belangrijk te vertrouwen op experts op het vlak van binnenklimaat voor een doordachte selectie van de luchtbehandelingskast", besluit Jimmy Dequeecker.
