Teknologia

Neulaputkiteknologia

Neulalämmönsiirrin on markkinoiden kehittynein ja tehokkain neste-ilma-lämmönsiirrin.
Lämmönsiirtimen tehokkuus määräytyy lämmönsiirtotehon suhteesta virtausvastuksiin. Tehokkaalla lämmönsiirtimellä lämmönsiirtotehon (lämpötilasuhteen, konduktanssin) suhde ilma- ja nestepuolen painehäviöihin on mahdollisimman suuri.

Lämmönsiirtopintana toimiva neulaputki koostuu lukuisista rivoista, neuloista, sekä runkoputkesta, jonka sisällä neste virtaa. Neularivat muodostavat suuren lämmönsiirtopinta-alan ilmavirtausta vasten. Nestepuolen lämmönsiirron tehostamiseksi neulaputken sisällä on ns. turbulaattori, joka moninkertaistaa nestepuolen lämmönsiirtokertoimen sileään putkeen verrattuna.

Tavanomaisen neste-ilma-patterin otsapinta-alaa voi lämmönsiirrin tehostamiseksi kasvattaa vain tiettyyn rajaan saakka, sillä ilmannopeuden laskiessa myös lämmönsiirtokerroin ilmasta lämpöpintaan heikkenee. Kun ilman nopeus lämpöpinnalla laskee alle laminaarisen rajanopeuden, lämpö siirtyy ilmasta ripaan konvektion sijaan pelkästään johtumalla – jolloin lämmönsiirtokerroin romahtaa. Laminaarivirtauksessa suurin osa ilmamolekyyleistä kulkee lämpöpinnan ohitse. Lisätietoa Retermia News 1/2015

Neulalämmönsiirtimellä saavutetaan tehokas lämmönsiirtokerroin myös alhaisilla ilman ja nesteen nopeuksilla. Neulalämmönsiirtimellä on ilman ja nesteen nopeuden suhteen lineaarinen konduktanssi. Neulaputkipinnalla ei ole pystytty mittauksin määrittämään ns. laminaarista rajanopeutta, jonka jälkeen lämmönsiirtokerroin romahtaisi. Lisätietoa Retermia News 1/2016

Alempi käyrä: Ilman nopeuden laskiessa alle laminaaripisteen lämmönsiirtokerroin (konduktanssi) romahtaa, eikä suurestakaan patterista ole tällöin vastaavaa hyötyä. Laminaarivirtauksessa suurin osa ilmamolekyyleistä kulkee lämpöpinnan ohitse. Ylempi käyrä: Neulalämmönsiirtimellä ei ole kyetty mittauksin määrittämään ns. laminaaripistettä. Neulaputkipinnalla on lineaarinen konduktanssi ilman virtausnopeuden funktiona.

Edellä mainituista syistä neulalämmönsiirtimillä voidaan mitoittaa sama lämpötilasuhde tai teho kuin perinteisillä pattereilla vaihtimen rivisyyden ja otsapintanopeuden ollessa kuitenkin merkittävästi pienemmät. Näin aikaansaadaan huomattavasti alhaisemmat ilma- ja nestepuolen painehäviöt. Lisäksi ilmanvaihtokoneen toimiessa osateholla lämpötilasuhde Retermian LTO-järjestelmissä hieman paranee, koska ilmavirtaus neulalämmönsiirtimessä ei laminarisoidu. Lisätietoa Retermia News 1/2015

Likaantumista sietävä lämmönsiirrin

Neulalämmönsiirrintä ennen ei tyypillisesti tarvitse sijoittaa suodatinta. Lika, niin kuiva jauhemainen pöly kuin keittiön rasvakin, kertyy ohueksi kalvoksi neularivan ympärille. Lämmönsiirtopinnan likaantuessa neularivan ulkopinta-ala kasvaa, mikä kompensoi lian aiheuttaman eristysvaikutuksen lämmönsiirrossa.

Leipomon jauhosta (vasen kuva) ja ammattikeittiön rasvasta (oikea kuva) likaantunutta neulaputkipintaa.

Neulaputkista koostuvalla lämpöpinnalla on suuri liankeräyskyky ilman, että ilmapuolen painehäviö merkittävästi kasvaa tai lämmönsiirtokyky heikkenee. Tämä mahdollistaa pitkät huoltovälit ja luotettavan toiminnan mm. likaisissa teollisuuden ja ammattikeittiöiden ilmanvaihdon sovelluksissa, missä perinteiset patterit ja pussisuodattimet menevät nopeasti liasta tukkoon. Lisäksi lämmönsiirtopinta on helposti puhdistettavissa ja lämmönsiirto-ominaisuudet säilyvät lähes muuttumattomina normaalin huoltovälin ajan.

 Lika irtoaa helposti neulalämmönsiirtimen pinnalta.

Suodattava lämmönsiirrin

Neulalämmönsiirtimen ainutlaatuinen rakenne mahdollistaa sen sijoittamisen tuloilmavirrassa ennen suodatinta, jolloin suodatin ei tutkitusti kastu tai tukkeudu lumesta (Ratkaisu lumi- ja märkäsuodatin ongelmiin). Neulalämmönsiirtopinta toimii myös G3-tason esisuodattimena ilmalle, mikä pidentää pääsuodattimen käyttöikää ja pienentää suodatinkustannuksia.

Paljon sovelluskohteita

Koneellisen tulo- ja poistoilmanvaihdon LTO-järjestelmien lisäksi neulalämmönsiirtimiä käytetään paljon myös jäähdytysverkoston vapaajäähdytysjärjestelmissä (CASE Arlanda), kylmäkoneiden lauhdelämmön talteenottojärjestelmissä, poistoilman lämpöpumppuratkaisuissa (Retermia News 1/2014) sekä tuloilman passiivisissa lämmitys- & jäähdytysratkaisuissa (Retermia News 2/2014).
Neulalämmönsiirtimiä käytetään myös tuloilman lämmitys- ja jäähdytyspattereina.

Neulalämmönsiirrin on rakenteensa vuoksi ideaalinen tuote matalalla nesteen lämpötilatasolla toimivissa ilmanvaihdon jäähdytysjärjestelmissä, missä jäähdytyspatteri huurtuu (mm. elintarviketeollisuuden tuotantotilojen kiertoilmakoneet). Huurre kerääntyy ohueksi kalvoksi neularipojen ympärille eikä tuki virtaussolia. Täten neulalämmönsiirrin mahdollistaa pidemmät jäähdytyssyklit ilmavirtojen kuristumatta.
(Huurteen- ja umpeenjäätymisenesto).