2021-12-25 18:52:59 
Bilans energetycznych strat wentylacyjnych
Intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach zależy od ich przeznaczenia, stopnia wytwarzania zanieczyszczeń, wymaganej czystości atmosfery. W praktyce pomieszczenia mieszkalne użytkowane są z różną intensywnością zależnie od pory dnia, liczby mieszkańców i ich preferencji kulinarno-higienicznych.
W pomieszczeniach mieszkalnych nominalny, projektowany strumień powietrza wywiewanego nie powinien być mniejszy niż 20 m3/h w przeliczeniu na każdą osobę przewidzianą na pobyt stały. Wartość ta nie uwzględnia konieczności okresowej intensyfikacji wymiany powietrza z pomieszczeń „brudnych” - kuchni, łazienki , wc.
Przy standardowej eksploatacji pomieszczeń mieszkalnych jako przeciętną wartość wymiany powietrza przyjmuje się strumień ok. 1 m3/h w odniesieniu do 1 m2 powierzchni. Pod względem energetycznym powoduje to straty energii na poziomie 30-40 kWh/m2 w okresie sezonu grzewczego.
Wymagania odnośnie jakości wentylacji
Utrzymanie właściwego klimatu w pomieszczeniach wymaga zapewnienia możliwości regulacji wymiany powietrza zależnie od warunków zewnętrznych i rodzaju wentylowanego pomieszczenia. W praktyce, ze względu na rodzaj wytwarzanych oparów i długotrwałość użytkowania powinniśmy zapewnić nieco inne sposoby wymiany powietrza w kuchniach, łazienkach i pokojach.
System wentylacyjny kuchni realizowany jest głównie przez okap nadkuchenny odprowadzający opary bezpośrednio na zewnątrz, jako niezależna instalacja nie połączona z resztą systemu wentylacyjnego.
W łazience i w.c. powinna funkcjonować jedynie wentylacja wywiewna, co chroni przed rozprzestrzenianiem się nieprzyjemnych zapachów po całym domu, natomiast w pokojach z reguły wystarczy zapewnić odpowiedni nawiew świeżego powietrza i jego wywiew np. przez otwory drzwiowe. Oczywiście w każdym przypadku wymiana powietrza musi być równoważone zapewnieniem odpowiedniej intensywności nawiewu i wywiewu.
Podstawowym wskaźnikiem jakości wentylacji będzie utrzymywanie odpowiedniej wilgotności powietrza wewnętrznego na poziomie 40-60% z dopuszczalnymi okresowymi odchyleniami w zakresie 35-65%. Przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej istotne jest również zapewnienie odpowiednio małej prędkość przepływu powietrza w strefie przebywania ludzi w zakresie 0,2-0,5 m/s oraz poziomu hałasu z urządzeń wentylacyjnych poniżej 25 dB
Blaski i cienie rekuperacji
Decydując się na zainstalowanie centralnej wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, odpowiednie przygotowania należy podjąć już na etapie stanu surowego budynku, a cała instalacja powinna być starannie zaprojektowana. Ułatwi to bowiem rozprowadzenie rur wentylacyjnych z uwzględnieniem optymalnego miejsca do lokalizacji nawiewu czy wywiewu, a instalację łatwo można będzie ukryć w konstrukcji domu.
Możliwe jest również rozprowadzenie takiego systemu w użytkowanym już budynku, umieszczając orurowanie pod sufitem podwieszanym lub w obudowanym kanale, ale utrudniania może sprawiać przebieg innych instalacji.
Podstawowym założeniem skłaniającym do zainstalowania rekuperacji jest oszczędność energii zużywane na ogrzewanie. W praktyce sezonowe zmniejszenie strat wentylacyjnych osiąga 40-60%, co odpowiada ograniczeniu jednostkowego zużycia energii do poziomu 15-20 kWh/m2 powierzchni pomieszczeń.
Trzeba jednak uwzględnić również energię zużywaną do napędu wentylatorów i odszraniania, co w domowych instalacjach generuje szacunkowe, sezonowe zużycie prądu na poziomie 3-5 kWh/m2 powierzchni.
Na taką efektywność wpływa nie tylko sprawność odzysku ciepła, ale również możliwość samoczynnej regulacji intensywności wymiany powietrza zależnie od aktualnych potrzeb i preferencji użytkowników. Unikamy dzięki temu przewentylowania pomieszczeń i związanych z tym niepotrzebnych strat ciepła.
Kolejną zaletą rekuperacji jest filtrowanie dostarczanego powietrza, co będzie szczególnie istotne, jeśli budynek znajduje się rejonie występowania wysokiego poziomu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.
Wentylacja mechaniczna z rekuperacją może jednak powodować pewne niedogodności, zwłaszcza gdy będzie źle dobrana i zainstalowana. Najczęściej podnoszony problem to uciążliwy hałas, ale można to wyeliminować poprzez dobór cichych central oraz odpowiednią lokalizację i izolację akustyczną.
Kolejna niedogodnością może być przenoszenie zapachów zwłaszcza gdy zdecydowaliśmy się na zamontowanie rekuperatora obrotowewego. Takiej migracji woni sprzyja również niewłaściwa konfiguracja nawiewów i wlotów powietrza w pomieszczeniach, powodująca również nieprzyjemne odczucia powiewów zimnego powietrza - zwłaszcza w okresie bardzo niskich temperatur zewnętrznych.
Mroźne powietrze przyczynia się także do zamarzania wymienników, gdy wywiewane wilgotne powietrze zostanie gwałtownie ochłodzone, a kondensująca para wodna zamarznie. Problem rozwiązuje podgrzewanie wylotów lub recyrkulacja powietrza wewnętrznego.
Jaki rekuperator wybrać?
Dobór rekuperatora uzależniony jest przede wszystkim od wymaganej efektywności wymiany powietrza oraz rozległości instalacji, zatem centrala wentylacyjna musi zapewniać odpowiednią wydajność przy wymaganym ciśnieniu dyspozycyjnym. W urządzeniach wentylatorowych oba te parametry są wzajemnie powiązane, a kryterium wyboru powinno opierać się na analizie wykresu o współrzędnych wydajność - spręż.
Przykładowo jednostka wentylacyjna o parametrach maksymalnych - wydajność 500 m3/h i ciśnieniu sprężania 900 Pa (przy zerowym przepływie), faktycznie będzie przy strumieniu 300 m3/h zapewniać spręż na poziomie 500 Pa. Odpowiednio wysokie ciśnienie jest niezbędne do pokonania oporów przepływu przez filtry, rury i anemostaty i powinno być określone na podstawie wyliczeń projektowych.
Rekuperatory mogą odzyskiwać energię cieplna z wentylacji w różny sposób, ale obecnie wykorzystywane są centrale wyposażone w wymienniki przeciwprądowe lub krzyżowo- przeciwprądowe. Oba te typy wymienników praktycznie nie powodują mieszania powietrza wywiewanego i nawiewanego i usuwają parę wodna zawartą w wywiewanym powietrzu.
W rezultacie tracona jest część tzw. energii ukrytej zawartej w parze wodnej, która po ochłodzeniu ulega kondensacji oddając ciepło do otoczenia. W rezultacie, przy niskich temperaturach zewnętrznych, może dochodzić do zamarzania wylotu, co ogranicza przepływ powietrza. Wymienniki takie powinny więc posiadać system odlodzeniowy (antyoblodzeniowy).
Efektem usuwania wilgotnego powietrza będzie również obniżenie jego wilgotności w pomieszczeniach, a przy niskich temperaturach zewnętrznych następuje jego nadmierne wysuszenie, co niekorzystnie wpływa na mieszkańców i sprzęty.
W instalacjach wentylacyjnych z takimi wymiennikami z reguły instalowane są nawilżacze centralnie lub w wybranych pomieszczeniach.
Specyficzną konstrukcję o bardzo wysokiej efektywności przejmowania ciepła mają wymienniki obrotowe. Ciepłe, wywiewane powietrze omywa część obracającego się bębna o dużej zdolności przejmowania energii i przekazuje do niego ciepło. Nagrzany fragment bębna przemieszcza się w strefę powietrza nawiewanego i ogrzewa je.
Wymiennik ten umożliwia odzyskanie ciepła kondensacji pary wodnej, a także jest odporny na zamarzanie. Jednak wraz z przekazywanym ciepłem następuje również częściowe przenikanie powietrza wywiewanego, (normatywnie dopuszczalne domieszanie do 5 % powietrza recyrkulującego) co może powodować rozchodzenie się nieprzyjemnych zapachów po całym domu.
Sposób sterowania centralą wentylacyjną ma decydujący wpływ na skuteczność reagowania na zmiany warunków pracy i dostosowanie do nich parametrów działania, a rozbudowany układ w znacznym stopniu wpływa też na cenę urządzenia.
Najprostsze modele ze sterowaniem ręcznym pozwalają na nastawienie pożądanej intensywności wentylacji z ewentualnym zaprogramowaniem na różne pory dnia czy w cyklu tygodniowym.
W modelach z rozbudowaną automatyką wydajność wentylacji samoczynnie dostosowuje się do aktualnych warunków, zapewniając zrównoważenie nawiewu i wywiewu niezależnie od stopnia zanieczyszczenia filtrów czy innych zmian w oporach przepływu.
Wydajność wentylacji regulują tez czujniki stężenia dwutlenku węgla oraz wilgotności powietrza zapewniając sygnalizację konieczności wymiany filtrów czy samoczynnie uruchamiają system odladzania. Bieżącą kontrolę i diagnostykę umożliwia odczyt na wielofunkcyjnym monitorze również z możliwością współpracy przez Wi-Fi
Alternatywna rekuperacja - wymiennik ścienny
Skuteczną wentylację połączoną z odzyskiem ciepła w wybranych pomieszczeniach można również zapewnić instalując ścienny rekuperator w przegrodzie zewnętrznej. Taka alternatywa dedykowana jest głównie do użytkowników starych budynków, często pozbawionych skutecznej wentylacji jak też np. w adaptowanych pomieszczeniach na poddaszu.
Do ich instalacji wystarczy wykonać w ścianie zewnętrznej otwór o średnicy 100-150 mm, a całe urządzenie praktycznie nie zajmuje miejsca w pomieszczeniu.
Funkcjonowanie takiego rekuperatora przebiega cyklicznie - przez kilkadziesiąt sekund następuje wywiew powietrza z pomieszczenia, a następnie w podobnym czasie jego nawiew. Zależnie od kierunku przepływu wbudowany element kumulujący ciepło jest nagrzewany powietrzem wywiewanym, po czyn oddaje je strumieniowi powietrza nawiewanego.
Sprawność odzysku ciepła wg producentów jest zbliżona do rekuperatorów centralnych, a rozbudowany system sterowania pozwala m. in. na utrzymywanie zadanej wartości wilgotności powietrza wywiewanego, regulację intensywności wentylacji, a także programowaną współpracę takich urządzeń zamontowanych w różnych pomieszczeniach.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksandr Rembisz
Zdjęcia: Santech (marka aeroVent), Ecomax, Firma Bartosz, Ekoklimax-Projekt (marka Ekozefir), Ecoventeam (marka PRANA) , OEM Energy
Film: OEM Energy
Komentarze