Brush-type heat exchanger in the ventilation of detached households

Abstract

The main subject of this thesis is the brush-type heat exchanger. The aim is to explain its uses and purposes and generally how it functions. The explanation is done by referencing its function to more general type of heat exchangers that are in commercial use and going over its potential compared to them. The actual heat exchanger is a model by a company called Hydrocell and this thesis analyses the function of it in practice.

The focus of this study is on heating of the ventilation air in detached households in cold climates and the study is limited to the function of the heat exchanger excluding the other parts of the ventilation process. This is done by analysing gathered data and determining the efficiency of the heat exchanger, the required heating power and the actual heating power of the heat exchanger and the actual temperature values achieved. The data used for this study includes temperature values of the inflow air and the earth circuits water-ethanol mixture temperature values before and after the heat exchanger and the flow rates of the air and the water-ethanol mixture in the heat exchanger.

The results from the case study gives us information of the heat exchanger function in practice in cold weather. According to the analysis, the heat exchanger is very much capable of adjusting to the constantly changing outside temperatures and the reached efficiency is high given the temperatures at play. A high coefficient of performance is reached, even over 1, as the cold air is heated by natural heat flow from surrounding environment and other parts of the ventilation process. The results imply that a brush-type heat exchanger is more than capable of sustaining high levels of efficiency throughout the long winters in the northern hemisphere and that it is a cost-effective choice for heating of the ventilation air.

Työn aihe on harjalämmönsiirrin. Työn tavoitteena on selittää sen toimintaa ja käyttökohteita. Työ on tehty vertaamalla harjalämmönsiirtimen toimintaa kaupallisesti käytettyjen lämmönsiirtimien teoriaan ja yleiseen toimintaan ja näin erittelemällä sen potentiaalia käytännössä. Harjalämmönsiirrin on Hydrocell nimisen yrityksen lämmönsiirrin malli.

Työssä keskitytään ilmanvaihto ilman lämmitykseen omakotitaloissa kylmässä ilmastossa. Työssä jätetään kaikki muut osat ilmanvaihtoa huomioimatta paitsi itse lämmönsiirrin ja sen vaikutus prosessiin. Työssä käytetty data on kerätty tammikuun 2018 aikana ja datan avulla selvitetään lämmönsiirtimen tehokkuutta, hyötysuhdetta sekä käytännössä saavutettuja lämmitysarvoja.

Käytetty data sisältää arvoja lämmönsiirtimen sisäänvirtausilman sekä ulosvirtausilman virtausnopeuksista sekä lämpötiloista. Samat arvot on myös maapiirin etanoli-vesi liuoksesta lämmönsiirtimessä.