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, weet Jimmy Dequeecker, Adviseur Luchtbehandeling & Ventilatie bij WOLF Energiesystemen. “Dit is een belangrijk aandachtspunt voor ontwerpers, adviseurs en installateurs, aangezien lekkage invloed heeft op de luchtkwaliteit en energie-efficiëntie van een installatie.” In dit artikel bespreken we de drie belangrijkste oorzaken van lekkage én hoe deze te beheersen zijn.

Dequeecker begint zijn verhaal met het basisprincipe van een warmtewiel. “Een warmtewiel is een rond wiel, dat bestaat uit een aluminium lamellenpakket aan de toevoer- en afvoerluchtzijde. Het gedeelte in de afvoerlucht wordt opgewarmd door de warme extractielucht en draait vervolgens door naar de koude toevoerlucht om zo die warmte terug af te geven.”

Lekkage via de dichting 

Elke warmtewielconstructie bevat een afdichting om deze luchtstromen te scheiden, vertelt hij. “Echter is een volledig luchtdichte dichting praktisch niet haalbaar zo lang het warmtewiel moet kunnen ronddraaien. Daarom wordt er in de praktijk altijd een balans gezocht tussen minimale lekkage en een soepel draaiend wiel. Er is namelijk altijd een drukverschil tussen de toevoer- en afvoersectie waardoor lekkage ontstaat.” 

Een warmtewiel heeft een voor- en achterkant en kan dus zowel van de extractie naar de toevoerlucht lekken als van de verse lucht naar de afblaaslucht. “Lekkage van de extractie naar de toevoerlucht geven we de afkorting EATR (Extraction Air Transfer Ratio)”, vertelt Dequeecker. “Lekkage van de verse lucht naar de afblaaslucht heeft de afkorting OACF (Outdoor Air Correction Factor).” De OACF is belangrijk voor de energie-efficiëntie. “Immers: hoe hoger de overdracht van verse lucht naar de afblaaslucht, des te harder de toevoerventilator moet werken om aan het gevraagde debiet verse lucht te komen.”

De EATR is belangrijk omdat het aandeel verse lucht dat de toevoerventilator draait, zo hoog mogelijk moet zijn. “Alle overdracht die plaatsvindt tussen de extractie en toevoer is feitelijk onnuttige lucht”, aldus Dequeecker. “Ook langs de buitenste rand van het warmtewiel ontstaat lekkage, wat tevens geldt voor de bypass van het warmtewiel. De buitenlucht wordt in dit geval niet opgewarmd en de extractielucht wordt niet gebruikt om het warmtewiel te verwarmen. Een zo lekdicht mogelijke dichting verzekert dus een hoger warmtewielrendement.”

De EATR en OACF wordt gedefinieerd in de EN 16798-3:2017 en EN308:2022: 

Hierbij geldt dat:

• qm,SUP is het luchtdebiet van de toevoerlucht die de warmteterugwineenheid verlaat;
• qm,SUPnet is het luchtdebiet van de toevoerlucht die de warmteterugwineenheid verlaat en de buitenlucht die de warmteterugwineenheid binnenkomt;
• qm,ODA,HR is het luchtdebiet van de buitenlucht die de warmteterugwineenheid binnenkomt;
• qm, SUP, HR is het luchtdebiet van de toevoerlucht die de warmteterugwineenheid verlaat.

Overdracht door het warmtewiel zelf 

Naast de dichting kan er ook lucht worden overgedragen door het warmtewiel zelf, weet Dequeecker. “Aangezien een warmtewiel niet oneindig dun is, resteert er altijd een bepaalde hoeveelheid extractielucht die mee overdragen wordt naar de toevoerlucht. Dit is uiteraard niet wenselijk en kan ondervangen worden door gebruik te maken van een spoelzone of spoelkamer.” De spoelzone zorgt ervoor dat het gedeelte extractielucht dat toch mee wordt overgedragen met de verse buitenlucht wordt gespoeld en niet in de toevoerlucht terechtkomt. “Een spoelzone wordt door WOLF Energiesystemen standaard voorzien indien de drukken in de installatie het gebruik ervan toelaten, wat in het merendeel van de gevallen zo is.”

Geuroverdracht

Een andere vorm van lekkage is geuroverdracht, wat vaak ook onwenselijk is in een luchtbehandelingssysteem. “Geuroverdracht kan veroorzaakt worden door de luchtlekkage an sich, maar zelfs als we op alle bovenstaande manieren ons best doen om lekkage te verminderen, kan er door een warmtewiel actief geur worden overgedragen. Bijvoorbeeld via de coating.” Sommige warmtewielen worden gecoat voor een betere vochtoverdracht, vertelt Dequeecker. “Dat is vaak heel wenselijk en moeten we ook aanmoedigen. Alleen nemen bepaalde coatings zoals sillicagelcoatings zodanig grote moleculen op dat ze ook geurmoleculen mee gaan overdragen. Afhankelijk van wat voor geur er in de afvoerlucht zit, is dit vaak sterk af te raden. Ik raad zelfs aan om niet meer met dit soort systemen te werken. Modernere technieken zoals een zeolite coating waarmee ook WOLF Energiesystemen werkt, neemt zodanig kleine watermoleculen op, dat deze nagenoeg geen geurmoleculen meer overdraagt.” 

Beheer van lekkage: drukverhoudingen en selectie

De mate van lekkage wordt niet alleen bepaald door de kwaliteit van de dichting, de spoelzone en het type coating, maar ook door de drukverhoudingen binnen de installatie. “Ook een te groot drukverschil tussen de afvoer- en toevoerluchtstromen kan lekkage versterken”, besluit Dequeecker. “Daarom is een correcte selectie van de luchtbehandelingskast essentieel om ongewenste luchtmengingen te voorkomen. Door aandacht te besteden aan de correcte plaats van de ventilatoren én overige componenten kan er heel wat lekkage vermeden worden, terwijl de efficiëntie wordt verhoogd. Daarom is het belangrijk om te vertrouwen op experts op het vlak van binnenklimaat voor een doordachte selectie van de luchtbehandelingskast.”