Rekuperatory w kabinach lakierniczych

Czy warto?

Stosowanie rekuperatorów w kabinach lakierniczych  ma uzasadnienie szczególnie w okresach zimowych, ze względu na intensywną wymianę powietrza w przestrzeni roboczej. Wydatek wentylatorów w renowacyjnych kabinach dla samochodów osobowych zazwyczaj waha się w przedziale od 20 000 m³/h do 30 000 m³/h. Tak duży strumień objętości powietrza wymaga sporej mocy grzewczej palników. Moce stosowanych palników gazowych lub olejowych wynoszą od 200 kW. Zbyt niska moc palnika może skutkować niedogrzewaniem powietrza w mroźne dni. Ogrzane powietrze jest usuwane z przestrzeni roboczej do atmosfery. Jest więc w pełni zasadnym stosowanie instalacji odzysku ciepła. W kabinach dla branży naprawczej najczęściej stosowane są rekuperatory krzyżowe. Ich konstrukcja polega na wymianie ciepła pomiędzy strumieniami ciepłego i zimnego powietrza, na przemian oddzielonymi za pomocą lamel z cienkiej blachy aluminiowej.   Na rysunku przedstawiono schemat obiegu powietrza oraz fotografię kabiny lakierniczej z zainstalowanym rekuperatorem krzyżowym. Przedstawiony obieg powietrza dotyczy pracy kabiny w trybie lakierowania. Odległość pomiędzy lamelami zależy od dostawcy i zazwyczaj wynosi 12 – 15 mm. Głębszą analizę oszczędności wynikających ze stosowania rekuperatora opisano w artykule Prognoza zmniejszenia zapotrzebowania mocy w renowacyjnych kabinach lakierniczych w wyniku odzysku ciepła – studium przypadku. (https://www.researchgate.net/publication/306406716_PROGNOZA_ZMNIEJSZENIA_ZAPOTRZEBOWANIA_MOCY_W_RENOWACYJNYCH_KABINACH_LAKIERNICZYCH_W_WYNIKU_ODZYSKU_CIEPLA_-_STUDIUM_PRZYPADKU)

Kabina lakiernicza z rekuperatorem krzyżowym

Czy czasami zaglądać do rekuperatora?

Stosowanie rekuperatorów krzyżowych jest bardzo rozpowszechnione w instalacjach wentylacyjnych w budynkach. Stosowanie tego rozwiązania w kabinach lakierniczych ma jednak minusy. Głównym problemem jest odkładanie się osadów lakierniczych na lamelach rekuperatora. Osady tworzone są prze drobiny lakierów znajdujące się w wyrzucanym powietrzu. Stosowane filtry podłogowe typu paint stop nie są w stanie zatrzymać wszystkich kropel mgły lakierniczej. Według wstępnych badań określono średnie tempo wzrostu osadów lakierniczych na poziomie 0,5 mm na tysiąc godzin pracy kabiny lakierniczej. Wynik ten odnosi się do ogólnego czasu pracy kabiny we wszystkich trybach tj. lakierowania, suszenia, flash off i wentylacji. Według statystyk przeciętny, roczny czas pracy kabiny w serwisie lakierniczym wynosi 1000 godzin. Oznacza to, w statystycznej kabinie lakierniczej  jeżeli istnieje rekuperator, to wymiar przekroju poprzecznego kanałów z ciepłym powietrzem zmniejsza się rocznie o 1 mm. Przy założeniu uśrednionych wartości można spodziewać się, że po 12 latach rekuperator zatka się całkowicie.  Lecz zanim to nastąpi, spadek ciśnienia w zanieczyszczonym rekuperatorze będzie na tyle duży, że uniemożliwi wymaganą intensywność wymiany powietrze w przestrzeni roboczej. Nie oznacza to jednak dokładnej reguły, ponieważ tempo wzrostu osadów zależy przede wszystkim od ilości zużywanego lakieru, rozmiarów mgły lakierniczej a także efektywności filtra paint stop. Podczas intensywnej eksploatacji kabiny można spodziewać się iż problem pojawi się znacznie szybciej.

Rekuperator zanieczyszczony osadami lakierniczymi z widocznymi uszkodzeniami

Zwiększające się opory przepływu powietrza w rekuperatorze nie są jedynym problemem, odkładająca się warstwa drobin lakierów powoduje również zmniejszenie ilości ciepła wymienianego pomiędzy strumieniami ciepłego i zimnego powietrza. Wyniki pomiarów przenikania ciepła przez wspomniane osady zakwalifikowały je do grupy izolatorów cieplnych. Ich współczynnik przewodności cieplnej jest porównywalny ze współczynnikiem wełny mineralnej. Narastanie osadów skutkuje więc ciągłym obniżaniem efektywności odzysku ciepła w rekuperatorze.

Tempo wzrostu osadów lakierniczych oraz spadek efektywności rekuperatora

Na rysunku przedstawiono wyniki pomiarów grubości osadów w trzech kabinach lakierniczych oraz obliczony na ich podstawie procentowy spadek sprawności rekuperatora.

Jak czyścić rekuperator?

Niewielka odległość pomiędzy delikatnymi lamelami z cienkiego aluminium sprawia kłopoty. Bardzo często lamele nie mają gładkiej powierzchni lecz są profilowane. W zależności od rozmiarów rekuperatora, pojedynczy kanał może mieć wymiary (szerokość x wysokość x długość) 1000x12x1000 mm. Trudno określić najlepsze narzędzie do oczyszczania kanałów o takich wymiarach. Próby oczyszczania jakimikolwiek narzędziami które tylko się zmieszczą często kończą się uszkodzeniem lameli. Najczęściej proponowaną metodą jest wykorzystanie myjki ciśnieniowej, jednak kłopotliwe jest odprowadzenie wody. Innym, chyba najlepszym sposobem jest usuwanie osadów za pomocą suchego. Metoda relatywnie droga lecz skuteczna. Zaletą suchego lodu jest fakt, że oprócz usuwanych zanieczyszczeń nie ma innych odpadów do usunięcia. Jedynym składnikiem suchego lodu jest dwutlenek węgla, który odparowuje do atmosfery.

Utrudnienie w oczyszczaniu rekuperatora może również stanowić miejsce sposób jego instalacji. Nie wszystkie rozwiązania zapewniają dostęp do rekuperatora zakładając bezobsługową jego eksploatację.

Oczyszczanie rekuperatora suchym lodem (Fot. http://e-mbc.com)

Rekuperator oczyszczony suchym lodem (Fot. http://e-mbc.com)

W tym artykule starałem się skrótowo przedstawić problematykę związaną z eksploatacją rekuperatorów w aspekcie osadów lakierniczych. Ich obecność jest jak najbardziej uzasadniona, trzeba mieć jednak na uwadze potrzeby związane z ich konserwacją. Oczyszczanie wymienników ciepła w odpowiednich odstępach czasu  oraz wykorzystanie właściwych metod usuwania osadów może zapewnić żywotność rekuperatora porównywalną z całą kabiną lakierniczą.

Piotr Nikończuk

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Techniki Morskiej i Transportu

Katedra Klimatyzacji i Transportu Chłodniczego