Sorption Isı Tekerlekleri

Recuperator ısı tekerlekleri yüksek iletkenlikli alüminyum malzeme ile “bal peteği” görünümlü binlerce hava geçiş kanalı ile çoğaltılmış ısı transfer yüzeylerinden meydana gelen bir silindirden oluşur. Recuperator ısı tekerlekleri, bu silindiri bünyesinde taşıyan ve dönmesine yataklık eden bir çerçeve ile donatılmıştır. Çerçeveye montajlanmış ve dolguyu sanal olarak ikiye ayıran bölmeler üzerine yerleştirilmiş fırça contalar ile hava akımlarının birbirine karışması önlenmiştir. Rejenerasyonun sağlanabilmesi ve ısı geri kazanımının sürdürülebilmesi için dolgunun, bir dişli kutulu motor kullanılarak belli bir hız ile döndürülür. Gerekli olduğu durumlarda dönüş hızının bir frekans konvertörü kullanılarak değiştirilmesi de mümkündür.

Aşağıda Recuperator ısı tekerleklerinin temel özellikleri verilmiştir.

□  Diğer ısı değiştiricileri ile karşılaştırıldığında, işgal ettiği az yer hacmine karşılık sahip olduğu çok yüksek ısı transfer yüzeyi ile onlardan önemli ölçüde ayrılır ve %85 lere varan verimliliklere ulaşılması mümkün olur,
□  Belirli koşullar altında, yüksek verimlilik ile, hem ısı hem de nem transferi yapabilme özellikleri ile nem alma ve nemlendirme fonksiyonlarına katkıda bulunabilirler,

□  Yine belli koşullar altında ve belli dolgu yapıları sayesinde gizli ısı yani entalpi transferi yapabilmeleri kendilerine büyük üstünlük sağlar,
□  Bu özellikleri sayesinde HVAC sisteminde kullanılması zorunlu olan nem alıcılara ve nemlendiricilere olan ihtiyaçlar ortadan kalkabilir veya kullanılacak kapasitelerde önemli azalmalar meydana gelir. 
□  Hava akışına karşı göreceli olarak daha düşük direnç gösterirler ve hava hareketlerini sağlamak için gerekli olan fan motoru güçlerinin küçülmesine olanak tanırlar.

Isı tekerleklerinde ısı aktarımı rejeneratiftir. Oldukça yavaş dönen dolgu, dönüş havası bölgesinde kaldığı sürece, dönüş havasının sahip olduğu enerji ile ısınır veya soğur. Bu sıcak veya soğuk enerji dolgu yapısında depolanır. Dönme devam ettikçe dolgu taze hava akımının bölgesine geçer. Isınmış olan dolgu, sıcak veya soğuk olarak dolguya ulaşan taze havayı ısıtır veya soğutur. Dönme hareketi  ve hava akımları akmaya devam ettiği sürece bu ısı aktarımı gerçekleşir. Dönüş hızı sabit tutulabileceği gibi farklı amaçlar ile değişken bir dönüş hızı uygulaması da mümkündür.

Malzemeler ve şartlandırma
Malzemenin fiziksel (korozyon dayanımı, yanmamazlık ve dengeli yapı) ve termodinamik (yüksek ilatkenlik) özellikleri sebebi ile mümkün olduğunca ince alüminyum şeritler ile üretilen döner dolgu ısı tekerleğinin fonksiyonel ana parçasıdır. Aluminyum sahip olduğu bu özellikler ile ısı tekerlekleri ile ısı transferi ve ısı geri kazanımı için kullanılabilecek en uygun malzemedir. 

Sorption kaplamalı ısı tekerleri (AR opsiyonu)

Dolgu özel kimyasallar kaplanmış alüminyum şeritler ile sarılır. Moleküler siv, silikajel, aluminatlar ve diğer bazı kimyasallar ile kaplanan alüminyumlar ile sarılan ısı tekerleği dolguları yaz ve kış, hem duyulur hem de gizli ısı transferini hemen hemen eşit seviyede ve yüksek verimlilikle gerçekleştirirebilirler. Yapılan kaplama işlemi sonrasında alüminyum yüzeylerinde angström boyutlarında nano kanalcıklar oluşturulur ki bu kanalcıklar dolgunun ısı transfer yüzeylerinin 100 kata kadar arttırılmasına olanak tanır.

Sorption solgu yüzeyleri, yukarıda bahsedilen türde,  özellikle kütle-nem transferi yapmak için çok büyük bir “iç yüzey alanı” yaratan belirli kimyasallar ile kaplanmıştır. Yüksek toplam ısı verimliliği ile toplam ısı-entalpi transferi yapılmasını sağlayan bu ısı tekerlekleri hem yaz hem de kış çalışması için çok rekabetçi çözümler üretilmesine olanak tanır. Birim fiyatları diğerlerine oranla göreceli olarak pahalı olsa dahi, hem ilk yatırım hem de işletme giderleri açısından, hem yoğuşturma, hem de higroskopik rotorlara oranla çok daha yatırım geri dönüş sürelerine sahiptir.

Sorption dolgulu tekerleklerr hvac uygulamalarına nem alma ve nemlendirme fonksiyonları ile birlikte gelirler. Yaz çalışmasında taze havanın aşırı yüksek nemini tutarak, kış çalışmasında ise aşırı kuru taze havaya dönüş havasının nemini aktararak, mekanik nem alma ve nemlendirici kullanımını tamamen ortadan kaldırabilirler. Bu ihtiyaçların tamamen ortadan kaldırılamadığı uç değerlerde ise gekeli nem alma ve nemlendirme kapasiteleri ve büyüklükleri %80 oranında azaltılabilir.Diğer taraftan yüksek verimli ısı transferleri sayesinde, hvac uygulamalarındaki toplam “soğutma” ve “ısı merkezi” kapasitelerinin %65 ve üzerinde küçültülmeleri mümkün olur.

Epoksi kaplanmış malzemeler (AC opsiyonu)

Zor iklim koşulları ve  korozif hava akımlarına karşı ısı tekeri dolgu malzemesinin korunması gerekebilir.  Bu koruma için malzemenin bazı kaplamalar ile yalıtılması, özel alaşımlı malzemelerin kullanılması veya özel boyalar ile boyanmasını gerektirebilir. Dolgunun sarımı öncesinde malzeme üzerinde bu önlemlerin alınmış olması gerekir.  Elbette kullanım koşullarının gerektirdiği ve talep edildiği doğrultuda, dolguyu taşıyan çerçevenin de opeksi esaslı boyalar ile korunması gerekebilir (TV opsiyonu).

Tuzlu ortamlar ve deniz şartları için (AS opsiyonu)

Standart veya kaplanmış alüminyum deniz suyuna dayanıklılık kazandırılmak üzere farklı bir kaplama ile korunabilir. Bu tür alüminyum şeritler ile sarılan dolgular aşırı tuzlu ortamlarda ve deniz üzeri uygulamalarda güvenle kullanılabilecek ısı tekerlekleri  üretimini mümkün kılar.  Aynı uygulama “AT” ve “AR” opsiyonları için de kullanılabilir.