Czy rekuperator zamarza zimą? Wszystko rozstrzyga wymiennik

Prawda jest taka, że nie każda centrala wentylacyjna wymaga zabezpieczenia antyzamrożeniowego. I nie każda sytuacja oznacza ryzyko zamarzania. Wszystko zależy od konstrukcji wymiennika, sposobu jego pracy oraz warunków w budynku. Zacznijmy od odpowiedzi na pytanie - skąd w ogóle bierze się problem zamarzania w kontekście rekuperacji?

Na czym polega problem z zamarzaniem rekuperatora?

W czasie zimy do rekuperatora trafiają dwa strumienie powietrza: zimne z zewnątrz, często o temperaturze ujemnej oraz ciepłe i wilgotne z wnętrza domu, które oddaje swoje ciepło w wymienniku. Gdy te dwa strumienie spotykają się po przeciwnych stronach cienkiej przegrody wymiennika przeciwprądowego, para wodna zawarta w powietrzu wywiewanym zaczyna się skraplać. Przy niskiej temperaturze skropliny mogą zamarzać, tworząc lód, który blokuje przepływ powietrza. To zjawisko dotyczy więc przede wszystkim wymienników przeciwprądowych, które mają bardzo gęstą strukturę i wąskie kanały przepływu. Zamarznięcie nawet niewielkiej ilości wody może częściowo zablokować wymiennik, zwiększyć opory i zakłócić pracę całego systemu rekuperacji. W przypadku wymienników przeciwprądowych entalpicznych, ze względu na odzysk wilgoci temperatura przy której dojdzie do zamarznięcia jest niższa - ścianki są po prostu suchsze. Producenci rekuperatorów wyposażonych w ten rodzaj wymienników stosują kilka metod, które mają zapobiec zamarzaniu. Każda z nich ma swoje plusy i minusy.

3 metody zapobiegające zamarzaniu wymienników

Nagrzewnica wstępna (elektryczna) umieszczona w urządzeniu, dogrzewa powietrze zewnętrzne zanim trafi ono do wymiennika. Dzięki temu temperatura powietrza wchodzącego do wymiennika nie spada poniżej punktu zamarzania skroplin. To najpewniejsze rozwiązanie, ponieważ skutecznie eliminuje ryzyko oszronienia, niezależne od warunków w pomieszczeniach. Niestety wiąże się z dodatkowym poborem energii elektrycznej.

Funkcja rozbilansowania strumieni powietrza polega na tym, że niektóre centrale zmniejszają lub w ogóle zatrzymują na pewien czas nawiew, pozostawiając wywiew, tak aby przez wymiennik przepływało mniej zimnego zewnętrznego powietrza, przy nadal dużej ilości ciepłego powietrza usuwanego. Dzięki czemu to ciepłe powietrze z wnętrza budynku ogrzewa i w efekcie odszrania wymiennik. Największym minusem tego rozwiązania jest zachwianie bilansu powietrza (więcej wywiewu niż nawiewu), skutkujące podciśnieniem w domu. W efekcie pewna ilość zimnego powietrza zostaje zassana do budynku przez rozmaite drobne nieszczelności przegród, omijając w ogóle centralę wentylacyjną.

Wymienniki obrotowe II generacji umożliwiają również odzysk wilgoci, a przy tym są odporne na zamarzanie skroplin, fot. VENTIA

Bypass, czyli obejście wymiennika, przez powietrze nawiewane jest rozwiązaniem najbardziej niekomfortowym z punktu widzenia użytkownika. Wtedy powietrze zewnętrzne w ogóle omija wymiennik, czyli jego zimy strumień jest kierowany bezpośrednio do pomieszczeń. Natomiast ciepłe powietrze, usuwane z wnętrza domu, przepływa przez wymiennik, rozmrażając go w ten sposób.

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) - ochrona wymiennika przed zamarzaniem

Główną rolą gruntowego wymiennika ciepła jest wykorzystanie stabilnej, całorocznej temperatury gruntu (oscylującej w Polsce między 8 a 12°C) do wstępnego podgrzania powietrza zimą i schłodzenia go latem. Wstępne podgrzanie mroźnego powietrza z zewnątrz, jeszcze zanim trafi do rekuperatora, znacząco podnosi temperaturę nawiewu, co przekłada się na obniżenie kosztów ogrzewania. Chroni to również sam rekuperator przed zamarzaniem skroplin (funkcja antyzamrożeniowa) i potrzebą uruchamiania nagrzewnicy elektrycznej lub cyklicznego zatrzymywania nawiewu. Pytanie, jak duży ma być wymiennik, by był skuteczny w tej roli, sprowadza się do poprawnego zaprojektowania go pod kątem projektowego strumienia powietrza wentylacyjnego. Natomiast w okresie upałów GWC obniża temperaturę czerpanego powietrza, zanim dotrze ono do rekuperatora, nawet do 15-18°C. Należy jednak podkreślić, że GWC pełni rolę naturalnej, praktycznie bezkosztowej „chłodnicy”. Jednak to na ile pokryje ona zapotrzebowanie budynku na chłód zależy od efektywności GWC oraz architektury budynku. Niezbędne jest na przykład zabezpieczenie przeszkleń, szczególnie od strony południowej przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym. W praktyce, dobrze dobrany GWC jest w stanie pokryć do ok. 80% zapotrzebowania budynku na chłód - wyjaśnia Magdalena Skórska Projektant instalacji sanitarnych PRO-VENT.

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC) może pełnić kilka funkcji. Odpowiednio dobrany będzie chronić wymiennik w centrali wentylacyjnej przed zamarzaniem, nawilżać i oczyszczać powietrze, fot. PRO-VENT

Kolejną istotną funkcją GWC, zwłaszcza w wariantach bezprzeponowych, jest poprawa jakości powietrza. Zimą, w naturalny sposób, może nawilżać zbyt suche powietrze zewnętrzne, co jest korzystne dla komfortu i zdrowia domowników. Latem natomiast powietrze jest nazbyt wilgotne i GWC w pewnym stopniu je osusza. Ponadto w wymiennikach bezprzeponowych, gdzie powietrze ma bezpośredni kontakt z gruntem (podsypką) zachodzi naturalne oczyszczanie z zarodników bakterii i grzybów. W wariantach przeponowe (np. rurowe, glikolowe) powietrze nie ma kontaktu z gruntem, tak więc wymiennik nie pełni tej funkcji. Decyzja o instalacji GWC powinna być podyktowana chęcią uzyskania kompleksowej poprawy efektywności energetycznej i jakości powietrza przez cały rok.

Czy rekuperator zamarza zimą? Podsumowanie

Dlatego wydaje się, że najlepszym, najskuteczniejszym i najbardziej ekonomicznym zabezpieczeniem jest... brak ryzyka zamarzania. To charakterystyczna cecha wymienników obrotowych. W nich zimne powietrze zewnętrzne oraz ciepłe, usuwane z budynku, naprzemiennie przepływa tymi samymi kanałami. W przypadku wymienników obrotowych kondensacyjnych realną temperaturą szronienia jest -15°C natomiast wymienników II generacji jest to -25°C.

Autor: Tomasz Osuchowski