Co to jest rekuperacja i rekuperator?
Urządzenia mechaniczne, w których zachodzi ten proces nazywa się rekuperatorami, a ich działanie polega na przekazywaniu energii cieplnej z jednego medium do innego np. z powietrza do powietrza, z powietrza do wody, z wody do powietrza.
W przemyśle rekuperacja polega np. na odzyskiwaniu energii termicznej gazów i spalin.
W wentylacji rekuperator jest urządzeniem, dzięki któremu powietrze nawiewane do budynku (tzw. "świeże") jest ogrzewane za pomocą powietrza usuwanego (wywiewanego) z budynku, bez mieszania się tych dwóch strumieni. W najprostszy sposób wymiana ta odbywa się poprzez wymiennik krzyżowy, w którym przewody wywiewne i nawiewne posiadają wspólne ściany, które jednocześnie są przekaźnikiem energii cieplnej i stanowią barierę chroniącą przed wymieszaniem się dwóch strumieni powietrza.
Prócz tej funkcji rekuperatory regulują przepływy nawiewanego i wywiewanego powietrza w instalacji wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej i zapobiegają wyziębianiu pomieszczeń przez nawiewane do nich chłodne powietrze z zewnątrz.
Rekuperację ciepła w systemach klimatyzacji lub wentylacji wymuszonej stosuje się w celu zminimalizowania zużycia energii oraz dobowej stabilizacji temperatury w pomieszczeniach.
Dzięki temu procesowi wymiany ciepła można zatrzymać 50%-80% (nawet 90% jak podają niektórzy producenci) wytworzonego ciepła na ogrzanie pomieszczeń.
WYDAJNOŚĆ CENTRALI:
Jest 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 wartość ta jest zależna od oporów, jakie będzie miał do pokonania. Im wyższe opory tym mniejsza wydajność. Wykres obrazujący tą zależność nazywamy charakterystyką centrali.
Wydajnością rekuperatora nie jest wydajność zainstalowanych w nim wentylatorów. Rekuperator pracując ma do pokonania opory przepływu wewnątrz centrali (wymiennik ciepła, filtry, króćce) jak i opory instalacji wentylacyjnej (rury, kolana, przepustnice, czerpnie, anemostaty itp.).
UWAGA!
Czasami podawana w prospektach wydajność maksymalna oznacza wydajność centrali działającej bez instalacji, czyli takiej z jaką centrala nigdy nie będzie pracować. Po podłączeniu instalacji wydajność musi zmaleć. O tym o ile zmaleje decyduje wielkość oporów przepływu instalacji.
Opory dla małych instalacji (ok. 300m3/h) szacuje się na około 150 Pa. Prawidłowo podana wydajność określa przepływ w odniesieniu do konkretnych strat ciśnienia. Np. 300m3/h przy 150Pa. Jeśli producent tych danych nie podaje musimy je odczytać z charakterystyki urządzenia.
SPRĘŻ DYSPOZYCYJNY:
Spręż określany w paskalach [Pa] jest w praktyce równoznaczny z siłą, z jaką wentylator przetłacza powietrze.
Spręż generowany przez wentylator służy do pokonania oporów przepływu powstających wewnątrz centrali jak i w instalacji.
Spręż dyspozycyjny centrali jest to wartość oporów przepływu instalacji, jaką rekuperator może pokonać zachowując wydajność nominalną. Np. wydajność 300m3/h przy 150Pa sprężu dyspozycyjnego oznacza, że przy takich stratach ciśnienia taki przepływ będzie zachowany.
Jeśli opory będą wyższe przepływ, czyli wydajność będzie mniejsza. Im wyższe opory przepływu tym przepływ jest mniejszy.
UWAGA!
Sytuację w której opory są tak wysokie, że przepływ praktycznie zanika określa się terminem maksymalny spręż dyspozycyjny. Nie ma on nic wspólnego z dyspozycyjnością. Jest to spręż który nigdy nie wystąpi i nie ma wystąpić w prawidłowo działającej instalacji wentylacji.
Zbyt niski spręż dyspozycyjny w dobranej centrali w stosunku do oporów instalacji spowoduje, że wentylacja nie będzie działała poprawnie lub nie będzie działać w ogóle. Prawidłowo podane opory przepływu określają je w odniesieniu do konkretnej wydajności. Np. 150Pa przy 300m3/h. Jeśli producent tych danych nie podaje musimy je odczytać z charakterystyki urządzenia.
SPRAWNOŚĆ:
Jest to wartość w [%] określająca ilość ciepła odzyskiwanego w stosunku do ilości ciepła możliwego do odzyskania. Istnieje jedna metoda na obliczanie sprawności odzysku ciepła. Wyznaczamy ją wg wzoru:
n = (Tn-Tz)/(Tw-Tz) x100 [%]
Tw- temp. wewnętrzna
Tn - temp. powietrza nawiewanego do pomieszczenia
Tz - temp. zewnętrzna
Obrazowo: kiedy powietrze wewnątrz ma +20°C a na zewnątrz -20°C różnica temperatur wynosi 40 stopni. Kiedy po włączeniu rekuperatora powietrze nawiewane będzie miało 0°C, czyli odzyskamy 20 stopni z 40, mamy sprawność 50%. Gdy to powietrze będzie miało 10°C czyli odzyskamy 30 stopni z 40, możemy mówić o 75% sprawności odzysku ciepła.
Zawyżanie sprawności central przez sprzedawców osiągnęło rozmiary plagi.
Dzieje się tak z dwóch powodów:
1. Sprawność jest parametrem trudnym do sprawdzenia.
2. Klienci chcą posiadać centrale o najwyższych sprawnościach.
Nieliczni producenci, którzy decydują się podawać prawdziwe dane mają małe szansę na sukces marketingowy. W skrajnych wypadkach wizja upadłości firmy usuwa na dalszy plan wątpliwości natury moralnej.
Zawyżane sprawności nie są jednak wymyślane. Są wynikami uzyskiwanymi w laboratorium w warunkach idealnych (100% szczelność, brak strat ciepła, itp.), przy minimalnym przepływie powietrza przez wymiennik lub przy nieproporcjonalnych strumieniach przepływającego powietrza.
Prawie zawsze mamy do czynienia z sumą sprawności temperaturowej i ciepła tzw. utajonego pochodzącego ze skraplania pary wodnej zawartej w powietrzu. Ilość ciepła pochodzącego z tego źródła zależy od temperatury zewnętrznej i wilgotności w pomieszczeniu. Im niższa temperatura na zewnątrz i wyższa wilgotność wewnątrz tym wyższa sprawność. Oba te parametry są kreatywnie korygowane.
Temperatura obliczeniowa dla zimy to -16 ÷ -20 °C. Jest to temperatura skrajna, rzadko doświadczana. Określanie sprawności w oparciu o wartości skrajne jest mało rzetelne ale niestety powszechne. Warto dowiedzieć się jaką sprawność uzyskamy kiedy na zewnątrz będzie -10°C lub 0°C.
Wilgotność daje większe pole do manipulacji. Wszyscy wiemy, że w okresie zimowym w pomieszczeniach mamy powietrze raczej suche. Wilgotność spada do około 30÷40%. Natomiast przyjmując do obliczeń nierzeczywistą wartość 60 czy 70% można "sztucznie" podwyższyć sprawność nawet o 10%. Warto zapytać, jakie parametry powietrza posłużyły do obliczenia przedstawianej sprawności.
Czy jesteśmy bezradni wobec nieuczciwych sprzedawców? Czego byśmy potrzebowali, aby móc zweryfikować przedstawiane dane?
Może gdyby rekuperator miał dołączony program doboru, w którym moglibyśmy wyliczyć sprawności centrali w różnych warunkach. Gdyby rzetelność wyników obliczeń potwierdziła certyfikatem niezależna, renomowana instytucja.
Należy również wyjaśnić, że sprawność wymiennika to nie to samo, co sprawność centrali. Obniżyć ją mogą słaba izolacja, mostki cieplne, zaburzenia przepływu, nieszczelność, przedmuchy wewnątrz centrali, itp.
Istnieją również czynniki poprawiające sprawność. Jeżeli powietrze po przejściu przez wymiennik trafia na wentylator to wentylator dodatkowo je ogrzewa.
Sprawa się komplikuje, bo to by oznaczało, że im bardziej energochłonny wentylator (grzejący się) tym centrala bardziej sprawna, nic bardziej błędnego.
Oceniając rekuperator powinniśmy zwrócić uwagę również na pobór prądu przez wentylatory. To nie żart, ale istnieją na rynku rekuperatory, w których wentylatory zużywają tyle kW ile odzyskuje wymiennik. Wprost idealną sytuacją byłoby gdyby producenci podawali rzeczywistą, zbadaną doświadczalnie sprawność swoich central a dobory wymiennika krzyżowego dla kilku różnych punktów pracy (nie tyko dla skrajnie korzystnych) wraz z programem były ogólnie dostępne.
GŁOŚNOŚĆ:
Głośność jest kolejnym ważnym parametrem pracy centrali. Tym bardziej ważnym, że zły wybór może nam się przypominać każdej nocy.
Głośność to subiektywne odczucie natężenia dźwięku (energii fali akustycznej).
Ludzkie ucho posiada szczególną właściwość, która umożliwia wyraźne odbieranie cichych jak i bezpieczne słuchanie głośnych dźwięków. Aby to było możliwe mózg dokonuje przetworzenia sygnałów odbieranych w narządzie słuchu. Wrażenie fizjologiczne głośności jest proporcjonalne do logarytmu z wielkości bodźca. Dwukrotnie wyższe natężenie dźwięku powoduje wzrost odczuwalnej głośności tylko o 1,3 raza.
W podobny sposób, oparty na logarytmie zdefiniowano skalę Poziomu Natężenia Dźwięku. Jednostką jest decybel dB a poziomem odniesienia jest próg słyszalności.
Nie wszystkie częstotliwości słyszymy tak samo dobrze, niektóre dźwięki o tej samej energii ale w innych częstotliwościach słyszymy słabiej a inne mocniej. Ucho mechaniczne odbiera je jednakowo. Dlatego przyrządy pomiarowe dokonują przeliczenia zmierzonych wartości o tak zwaną krzywą ważoną A, która odzwierciedla właściwości ucha ludzkiego. Wynikiem jest Zrównoważony Poziom Natężenia Dźwięku wyrażony w dB(A).
UWAGA!
Ważne jest to co mierzymy ale również jak mierzymy.
Skupimy się teraz na okolicznościach towarzyszących pomiarom. Podstawowa sprawa to miejsce pomiaru. Czy to będzie wewnątrz kanału nawiewnego - badanie poziomu dźwięku emitowanego do instalacji nawiewnej, czy w jakieś odległości na zewnątrz od pracującej centrali - badanie emisji dźwięku do otoczenia.
Istotne jest to czy pomiar został przeprowadzony na wszystkich (maksymalnym) biegach wentylatorów i odnośnie pomiaru z zewnątrz w jakiej odległości od centrali (natężenie dźwięku maleje wraz z kwadratem odległości). Czasami podaje się również odległość podczas pomiaru w
kanale, chociaż nie wydaje się to konieczne, bliska odległość od źródła jest oczywista a i dźwięk w kanale rozchodzi się prawie bez strat.
Mniej ważnym ale również istotnym parametrem wpływającym na wynik pomiaru jest współczynnik tłumienia (pochłaniania) pomieszczenia oraz odległości ścian od centrali i czujnika. Współczynnik tłumienia wpływa na ograniczenie pogłosu i jest inny np. na klatce schodowej i w umeblowanym pokoju z dywanem. Odległości ścian wpływają na siłę odbitych fal dochodzących do czujnika. Poziom natężenia dźwięku tła jest przeważnie odejmowany od wyniku i nie wpływa na pomiary.
Należy pamiętać aby porównywać wyniki pomiarów tej samej wielkości w tych samych warunkach. Prawidłowo podane dane akustyczne centrali to:
- poziom natężenia dźwięku w przewodzie np.: 62 dB(A)
- poziom hałasu do otoczenia w odległości np. 1 metra: 53 dB(A)
Orientacyjne wartości Poziomu Natężenia Dźwięku
0 dB - PRÓG SŁYSZALNOŚCI
20 dB - biblioteka, szept
30 dB - tykanie zegara
40 dB - cicha rozmowa
60 dB - ulica osiedlowa
90 dB - ruchliwa ulica
110 dB - młot pneumatyczny
120 dB - startujący samolot
140 dB - PRÓG BÓLU
UWAGA! Polska Norma określa dopuszczalny poziom hałasu w pomieszczeniach mieszkalnych na:
• 40 dB w dzień i 30 dB w nocy.
Pomiar głośności jest sprawą skomplikowaną i narażoną na "niedokładności". Jeżeli producent nie podaje rzetelnych informacji jedyne, co nam pozostaje to osobiste wrażenia słuchowe wyrobione podczas wizyty w siedzibie firmy.
KOSZTY EKSPLOATACJI, CENA FILTRA:
(ukryte koszty i inne pułapki)
"Rekuperator to kolejna, skomplikowana instalacja, wymagająca konserwacji, regulacji, wymiany filtrów, czyszczenia kanałów, fachowca w przypadku awarii."
W najprostszych centralach konieczna obsługa sprowadza się do włączenia - wyłączenia urządzenia i wymiany filtrów co pół roku. Dla klientów o zróżnicowanych wymaganiach dostępne są rekuperatory o różnych rodzajach sterowania i opcjach wyposażenia:
- Osoby nie lubiące absorbować swojej uwagi na rzeczach mało istotnych znajdą prawie bezobsługowe urządzenie. Nawet konieczność wymiany filtra może być komunikowana przez rekuperator. Programator dobowy może regulować biegami wentylatorów w sposób automatyczny w zależności od pory dnia. np. na noc kiedy nasza aktywność spada włączać minimalny najcichszy bieg.
- Dla osób które lubią mieć wszystko pod kontrolą centrale oferują panele sterujące, programatory, wyświetlacze graficzne. Można ma nich obserwować parametry pracy centrali oraz dowolnie je programować. Może to być wyżej wymienione sterowanie biegami w zależności od pory dnia lub sterowanie sygnałem pochodzącym z innego źródła, np. z czujnika CO2, czujnika wilgotności, termostatu, itp.
"Ciągły pobór energii elektrycznej na pewno zrujnuje każdy budżet."
To prawda, że instalacja wentylacji mechanicznej powinna pracować bez przerwy, jednak moc zużywana przez wentylatory na maksymalnym biegu w rekuperatorze (300m3/h) dla typowego domku jednorodzinnego to 200W. To tyle ile dwie żarówki 100 watowe. Zwykle urządzenie nie pracuje na maksymalnym biegu, często jest to 50% lub 30% mocy.
"Parametry deklarowane przez producentów rekuperatorów są prawdziwe, ale tylko w stosunku do fabrycznie nowych urządzeń. rekuperator potrafi się "zapchać" już po kilku miesiącach."
Przeważnie centrale wentylacyjne posiadają wbudowany czujnik zabrudzenia filtra, który w odpowiednim momencie "da znać" o konieczności jego wymiany. Przeważnie jest to pół roku.
Uwaga, pierwsza wymiana filtra może i powinna nastąpić po kilku dniach od rozruchu. Jest to normalna czynność polegająca na usunięciu (przedmuchaniu) z instalacji zanieczyszczeń po-montażowych: kurzu, pyłu, itp.
"Rekuperator i wentylację mechaniczną powinno się stosować tylko tam gdzie będzie zapewniona stała obsługa konserwacyjna, bo bez tego instalacja będzie nadawała się po jakimś czasie do wyłączenia."
W najprostszych centralach konieczna obsługa sprowadza się do włączenia - wyłączenia urządzenia oraz wymiany filtrów, co pół roku.
"Jednak przy tak małych wydajnościach koszty stałej obsługi i konserwacji mogą się nie zwrócić z oszczędności. "
Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła nie jest inwestycją, która ma się zwrócić, to nie jest ten sam typ zakupu, co np. panele słoneczne.
Głównym zadaniem wentylacji jest dostarczenie świeżego powietrza w ilości i o parametrach zapewniających prawidłowe funkcjonowanie organizmu.
Wentylacja dodatkowo usuwa z pomieszczeń produkty przemiany materii takie jak: wilgoć, dwutlenek węgla, również związki chemiczne wydzielające się z wykładzin czy mebli.
Wentylacje mechaniczną stosujemy, kiedy grawitacyjna nie może funkcjonować prawidłowo. Funkcja odzysku jest tu funkcją dodatkową odzyskującą energię z powietrza, które ulatuje i które i tak by uleciało w sprawnie działającej wentylacji grawitacyjnej.
"Jeśli ktoś będzie samodzielnie regularnie zmieniał filtry, miał dostęp do tanich i dobrych (czytaj z przemytu), to może się opłacać."
Zastosowane filtry wewnątrz centrali mogą mieć postać maty lub worka (tzw. filtry kieszeniowe). Koszt metra kwadratowego maty filtracyjnej klasy EU3 kupionej oficjalnie u producenta (nic nam nie wiadomo o istnieniu czarnego rynku przemytu filtrów) to około 30 pln, wielkość jednego filtra w postaci maty to około 30 x 30 cm. Do wymiany kompletu filtrów potrzebujemy dwóch sztuk. Jeśli mamy do czynienia z filtrami kieszeniowymi warto przed zakupem zapytać gdzie można dokupić zapasowe filtry i w jakiej są cenie. Ostatecznie istnieje możliwość w miejsce filtra kieszeniowego umieszczenie maty filtracyjnej. Wyższość filtra kieszeniowego nad matą jest taka, że ten pierwszy ma większą powierzchnie pracy i dzięki temu może pracować dłużej lub z większą dokładnością. Klasę filtra określa liczba EU, im wyższa tym dokładniejsza filtracja. Standardowo stosuję się klasą EU3 lub EU4, filtr skutecznie zatrzymujący pyłki (wymarzony dla alergików) to EU7. Wymiana filtrów jest z reguły bardzo prosta i dokładnie opisana w Instrukcji, nie zaszkodzi jednak udać się do producenta lub sprzedawcy i obejrzeć na własne oczy jak taka operacja przebiega.
Źródło: www.heatex.pl
WENT-DOM
Centrum Profesjonalnej Wentylacji
Ul. Bartycka 26 Pawilon 29
00-716 Warszawa
www.went-dom.pl