Jak odróżnić rekuperator o dobrych parametrach od urządzeń, które wysoką sprawność i wydajność mają głównie na folderach reklamowych producenta?
Można zastosować gruntowy wymiennik ciepła, który podwyższy temperaturę powietrza zewnętrznego wchodzącego do rekuperatora. Przy temperaturze -20°C dobry GWC podwyższy temperaturę od -3 do +3 stopni. Przyjmijmy, że temperatura wzrośnie do 0°C. W efekcie nawet rekuperator o realnej sprawności 50% podniesie temperaturę powietrza nawiewanego do +10°C.
Co to oznacza? Że przy -20°C na zewnątrz i +20°C wewnątrz, osiągając nawiew o temperaturze +10°C, sprawność obliczeniowa układu rekuperator i GWC wyniesie 75% (odzyskamy wspomniane 30° z 40). W ten sposób kiepski rekuperator może w ofercie producenta mieć sprawność 75%. Zazwyczaj oferta nie zawiera jednak opisu, w jaki sposób dokonano pomiaru sprawności i dla jakich temperatur!
|
|
| Zasada budowy rekuperatora jest prosta. Podstawowe elementy to wymiennik ciepła oraz wentylatory wymuszające ruch powietrza | Gruntowy wymiennik ciepła podnosi temperaturę powietrza zewnętrznego trafiającego do centrali, co chroni wymiennik przed zamarzaniem |
Mamy analogiczną sytuację, tylko zamiast GWC temperaturę powietrza nawiewanego podwyższy np. nagrzewnica elektryczna. Pikanterii tej wersji "wysokiej sprawności" dodaje fakt, że osiągana jest ona dzięki zużyciu dodatkowych kilku lub nawet kilkunastu kWh energii elektrycznej. Z kolei niechlujnie wykonane urządzenie ma nieszczelności w obudowie, co zmienia parametry temperaturowe strumieni powietrza, które mieszają się ze sobą w sposób niekontrolowany.
Spotkałem się też z podwyższaniem sprawności rekuperatora przez zastosowanie dwóch różnych wentylatorów: dużo większego wentylatora wywiewnego i mniejszego– nawiewnego.
Stosunek wywiewanego, ciepłego powietrza do chłodnego powietrza nawiewanego był znacząco zawyżony na korzyść tego pierwszego. Stąd parametry temperaturowei sprawność obliczona – doskonała. Jest ona jednak absolutnie niezgodna z rzeczywistością:sprawność liczona jest wyłącznie dla równych strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego!
W rzeczywistości tak działający rekuperator powodowałby w domu podciśnienie. Niedobór powietrza nawiewanego uzupełniało więc zasysanie zimnego powietrza zewnętrznego przez wszelkie nieszczelności przegród budynku. A tego powietrza oczywiście rekuperator nie ogrzewałby.
Czasem zawyżane sprawności rekuperatorów nie są jednak wymyślane czy "oszukane". Są jednak wynikami uzyskiwanymi w laboratorium w warunkach idealnych (100% szczelność obudowy i wymiennika, brak strat ciepła, itp.) oraz przy zaniżonym, minimalnym przepływie powietrza przez wymiennik. W warunkach rzeczywistych wartości takie nigdy nie będą osiągnięte i będą różnić się od laboratoryjnych nawet o 20–30%.
Podany w artykule "Czy sprawność rekuperatora może przekroczyć 80%?" wzór na sprawność uwzględnia tylko temperaturę, pomija zaś tzw. ciepło utajone, zawarte w parze wodnej, będącej jednym ze składników powietrza. W sezonie grzewczym powietrze zewnętrzne zawiera znacznie mniej wilgoci niż ogrzane powietrze wewnętrzne. Im wyższa jest wilgotność powietrza w pomieszczeniach, tym więcej ciepła można odzyskać i wykorzystać je do ogrzania powietrza nawiewanego.
Wszyscy wiemy jednak, że w okresie zimowym powietrze w pomieszczeniach jest suche,w czasie mrozów jego wilgotność względna spada nawet do poniżej 30%. Przyjmując zaś do obliczeń nierzeczywistą wartość "idealną", wynoszącą 60 czy 70%, można sztucznie podwyższyć sprawność rekuperatora nawet o 10%.
Temperatura obliczeniowa dla okresu zimowego w Polsce to wprawdzie -16 ÷ -20 °C, ale tak duże mrozy występują bardzo rzadko. W związku z tym określanie sprawności na podstawie wartości skrajnych jest mało rzetelne. Warto dowiedzieć się, jaką sprawność uzyskamy, kiedy na zewnątrz będzie -10°C lub 0°C.
Na Zachodzie (Niemcy, Holandia) producent podaje sprawność urządzenia sprawdzoną przez certyfikowaną, rzetelną organizację na bazie niestandaryzowanych wartości pomiarowych i obliczeniowych. Certyfikat taki potwierdza rzeczywistą sprawność urządzenia zmierzoną w określonych warunkach. W Polsce tylko nieliczni importerzy mogą przedstawić podobne certyfikaty, większość producentów unika certyfikacji jak ognia w celu... uniknięcia śmierci marketingowej po upublicznieniu rzeczywistych parametrów pracy swoich urządzeń.
Należy również zaznaczyć, że sprawność samego wymiennika ciepła to nie to samo co sprawność całej centrali wentylacyjnej. Sprawność centrali obniżają takie elementy jak słaba izolacja, mostki cieplne, zaburzenia przepływu, nieszczelności czy przedmuchy wewnątrz centrali lub podobne efekty uboczne związane z wadliwym wykonaniem centrali.
Powietrze po przejściu przez wymiennik trafia do wentylatora. Teoretycznie im bardziej energochłonny (czyli grzejący się) wentylator, tym centralę będzie opuszczać cieplejsze powietrze. Jednak w praktyce zysk ciepła będzie znikomy, a "prądożerny" wentylator może znacząco podnieść koszty eksploatacji. Paradoksalnie na naszym rynku istnieją rekuperatory,w których wentylatory zużywają więcej kWh energii, niż wymiennik może odzyskać! Dochodzimy tu do kwestii zużycia energii, które zgodnie z najnowszymi trendami powinno być jak najmniejsze.
Porównując rekuperatory, warto zorientować się, jakie odbiorniki energii zainstalowane są wewnątrz. Nagminnie producenci central wyposażonych w nagrzewnice elektryczne pomijają w opisach parametrów urządzenia wielkość ich zużycia energii, podając jednocześnie zużycie energii wyłącznie przez wentylatory i sprawność obliczoną w warunkach ciągłej pracy kilkuset watowej nagrzewnicy.
"Zapominają" jednak zaznaczyć, że określoną sprawność uzyskamy, gdy dany rekuperator zużyje w ciągu doby dodatkowych kilkanaście kWh prądu.
Coraz częściej spotykane są na naszym rynku rekuperatory wyposażone w wentylatory stałoprądowe. Zużywają one nawet 2–3 razy mniej energii niż wentylatory na prąd zmienny o porównywalnej wydajności (przepływie),bardzo łatwo można też zmieniać ich prędkość obrotową (wystarczy zmiana napięcia). Gdzie czai się więc haczyk?
Często wentylatory, pomimo dużego przepływu, nie zapewniają odpowiedniej zdolności do przetłoczenia powietrza przez rekuperator i instalacje wentylacyjną (to tzw. spręż). Oznacza to, że działanie z pozoru doskonałego rekuperatora o minimalnym zużyciu energii, który jednak nie zapewnia wystarczającego sprężu, ogranicza się do zużywania prądu i "mielenia" powietrza wewnątrz swojej obudowy, bez większego wpływu na jego wymianę wewnątrz budynku. Jak zatem sprawdzić, czy rekuperator "da radę" obsłużyć instalację wentylacyjną?
Wydajność to ilość powietrza w metrach sześciennych na godzinę [m3/h], jaka może być przetłaczana w czasie pracy centrali. Każdy element, przez który przepływa strumień powietrza, tłumi ten przepływ, dlatego rzeczywista wartość jest zależna od oporów, jakie będzie miał do pokonania strumień powietrza. Często podawana w prospektach wydajność maksymalna oznacza wydajność centrali działającej bez instalacji, czyli takiej, z jaką centrala nigdy nie będzie pracować. Przeciętna domowa instalacja wentylacyjna generuje opór pomiędzy 100 a 200 Pa.
Spręż dyspozycyjny rekuperatora dla pożądanej wydajności (np. 400 m3) powinien być więc większy niż opór instalacji, inaczej wentylacja po prostu działać nie będzie. Spręż dyspozycyjny rekuperatora jest to wartość oporów przepływu instalacji, jaką rekuperator może pokonać, zachowując pożądaną wydajność nominalną, np. wydajność400 m3/h przy 150 Pa sprężu dyspozycyjnego oznacza, że przy stratach ciśnienia wielkości 150 Pa generowanych przez elementy instalacji będzie zachowany przepływ 400 m3/h. Jeśli opory będą wyższe, przepływ, czyli wydajność, będzie mniejszy.
Dobierając rekuperator, bezwzględnie powinniśmy wziąć pod uwagę charakterystyki wydajności i sprężu centrali wentylacyjnej (całego rekuperatora), a nie samych wentylatorów.
Spora grupa producentów podaje w dokumentacji charakterystykę sprężu samych wentylatorów, bez uwzględnienia oporów wymiennika, obudowy rekuperatora, filtrów, króćców montażowych. W skrajnych przypadkach opory przepływu w centrali mogą być większe niż całej reszty instalacji wentylacyjnej.
|
Rzeczywista wydajność centrali wentylacyjnej zależy od tego, jak duże są opory przepływu w instalacji. Bez znajomości jej parametrów nie można właściwie dobrać rekuperatora |
Porównując rekuperatory, warto wziąć pod uwagę jeszcze dwa parametry: sposób rozmrażania (odszraniania) wymiennika oraz dodatkowe koszty eksploatacyjne. Najprostsza metoda zapobiegania zamarzaniu kondensatu wewnątrz wymiennika, co skutkuje jego zatkaniem, polega na wstępnym ogrzaniu powietrza wchodzącego do rekuperatora. Uzyskuje się to dzięki zastosowaniu gruntowego wymiennika ciepła, co nie wpływa praktycznie na podwyższenie kosztów eksploatacyjnych, lub poprzez wstępne podgrzanie powietrza nawiewanego za pomocą nagrzewnicy elektrycznej.
To ostatnie rozwiązanie wiąże się ze znacznym podwyższeniem kosztów eksploatacyjnych– zimą taki rekuperator może zużyć nawet kilkanaście kWh w ciągu doby.
Trzecim rozwiązaniem, obniżającym koszty eksploatacyjne, jest zastosowanie okresowego, zazwyczaj sterowanego komputerowo obniżenia wydajności wentylatora nawiewnego. Ogrzanie wymiennika następuje dzięki zmianie stosunku powietrza ciepłego do zimnego wewnątrz wymiennika – ciepłe, wywiewane powietrze, będąc w nadmiarze w stosunku do powietrza nawiewanego, zabezpiecza wymiennik przed zamarzaniem, utrzymując w jego wnętrzu temperaturę dodatnią.
Niewielkim mankamentem tej metody jest zmiana stosunku powietrza nawiewanego do wywiewanego, co teoretycznie wpływa na jakość wentylacji, w praktyce zmiana taka jest przez mieszkańców całkowicie nieodczuwalna.
Ostatnim elementem wpływającym na wybór centrali są dodatkowe koszty eksploatacyjne. Chodzi tu głównie o filtry, które należy w centrali bezwzględnie wymieniać co kilka miesięcy. Należy stanowczo unikać rekuperatorów, których roczny koszt filtrów przekracza kilkadziesiąt czy kilkaset złotych, w ekstremalnych wypadkach roczny koszt filtrów w rekuperatorze domowym może wynosić nawet ponad1000 zł. Na szczęście w większości przypadków nie przekracza on 80–150 zł rocznie.
Maciej Kosowski
7
