Vláknové výměníky tepla tak představují vhodný prostředek k čerpání tepla např. z odpadních vod. Při tomto jejich použití je však třeba zajistit periodické čištění vnějšího povrchu dutých vláken, aby nedocházelo k postupnému snižování přestupu tepla. S odpadními vodami se v důsledku nízkých teplot a pomalého proudění tekutiny pojí především znečištění biologického původu (mikroorganizmy).

Na úvodním snímku jsou vidět teplosměnné svazky z dutých plastových vláken s přírubami pro napojení teplonosné látky.

Existuje celá řada způsobů, jak lze povrch dutých vláken čistit. Chemická cesta se zaměřuje na prevenci, kdy se dutá vlákna opatří speciální nepřilnavou vrstvou, která omezuje zachycování usazenin. Mechanicky lze výměníky čistit proudem tekutiny (proplachováním), proudem vzduchu (ofoukání znečištění), za pomoci různých mechanických pomůcek.

Vědecký tým stál před otázkou čištění konkrétního konstrukčního provedení výměníku, kdy nádoba, ve které se výměník s dutými vlákny nachází (a kde dochází k samotné tepelné směně), má vstup odpadní vody v horní části a v její spodní části ústí odtokové potrubí opatřené přepadem nacházejícím se v podstatě na úrovni vstupu odpadní vody do nádoby. Výměník byl navržen jako nízkoúdržbový a proto nepřicházela v úvahu demontáž. Čištění vnějšího povrchu dutých vláken bylo dosud řešeno pomocí proplachovací tlakové vody. Nevýhodou tohoto jinak účinného systému čištění je potřeba vytvoření tlaku a s tím spojená spotřeba energie. Technické řešení si klade za úkol navrhnout úspornější a přitom účinný systém čištění vláknových výměníků.

Podstata řešení

Při běžném provozu tepelného výměníku je uzavírací ventil 4 otevřen a odpadní voda pouze prochází zásobní nádrží 5 do nádoby 1 výměníku. Dvojcestný ventil 8 je nastaven tak, aby odpadní voda proudila přes přepad 9, a tím je zajištěn stav naplnění nádoby 1.

Nové řešení využívá k čištění vláken podtlaku vytvořeného v systému potrubí. Jakmile se uzavře uzavírací ventil 4 a dvojcestný ventil 8 odkloní odpadní vodu mimo přepad obtokem 10, podtlak vytvořený v nádobě 1 přisává atmosférický vzduch zpětným ventilem 6, který probublává svazkem dutých vláken a intenzívně čistí jejich vnější povrch. Po vyprázdnění nádoby 1 se oba ventily 4, 8 přestaví do původní polohy a tepelná výměna pokračuje. Ventily je možné ovládat dálkově.

Pokud je v systému instalována zásobní nádrž, je možno provést čištění ve druhém stupni. Po zaplnění zásobní nádrže 5 během prvního stupně čištění se otevře uzavírací ventil 4, dvojcestný ventil 8 zůstává otevřený do obtoku 10 a proud odpadní vody propláchne výměník. Účinek proplachu je ještě zvýšen pomocí rozstřikovacího zařízení, které rozptýlí vstupující vodu do celého svazku vláken.

Takřka celý proces čištění je realizován pouze mechanicky bez výdeje energie a právě tato úspora je největším vkladem popsaného řešení k současnému stavu techniky. Konstrukční řešení čištění výměníků může být součástí systému na využití tepla z odpadních vod. Taková zařízení mohou být instalována v čistírnách odpadních vod nebo přímo jako součást velkých provozů, jako jsou továrny využívající v procesu zpracování výrobků velké množství vody. Řešení tohoto technického problému je chráněno českým užitným vzorem.