Obecnie obowiązek stosowania energooszczędnych rozwiązań w instalacjach wentylacyjno-klimatyzacyjnych określają dwa akty prawne:
* Dyrektywa UE z dnia 1 stycznia 2009 r., która wprowadza pośrednio obowiązek poszanowania energii poprzez określenie klas energetycznych budynków.
* Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Do dnia 6 listopada 2008 r. stosowanie odzysku ciepła było obligatoryjne przy wartości strumienia powietrza na poziomie 10 000 m3/h. Aktualne przepisy wymuszają obowiązek stosowania odzysku energii w układach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej lub klimatyzacji komfortowej już od wartości strumienia 2 000 m3/h. Ta zamiana wprowadziła poruszenie nie tylko wśród inwestorów, ale także projektantów i wykonawców.

Rodzaje odzysku energii
Zgodnie z wymaganiami sprawność układów odzysku ciepła nie może być mniejsza niż 50%. To implikuje konkretne rozwiązania. Wśród dostępnych wyróżnić można następujące:
* Wymienniki krzyżowe / rekuperacja Wymiennik krzyżowy zbudowany jest z cienkich, tłoczonych płyt, tworzących odseparowane kanały nawiewu i wywiewu. Strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego, nie stykając się ze sobą, przepływają przez wymiennik prostopadle do siebie. Odzysk ciepła za pomocą tego wymiennika nie wymaga dostarczania energii z zewnątrz i polega na odbiorze ciepła przez strumień powietrza zimnego od płyt nagrzanych przez strumień powietrza ciepłego. Wymiennik może być wyposażony w przepustnicę obejściową, tzw. by-pass, która zabezpiecza wymiennik przed szronieniem przy bardzo niskich temperaturach powietrza świeżego zewnętrznego i umożliwia optymalizację temperatury nawiewu w okresie letnim w zależności od warunków temperaturowych. Zaletą tego wymiennika jest bardzo prosta konstrukcja, brak części ruchomych. Optymalny odzysk ciepła to 50-70%.
* Wymienniki przeciwprądowe / rekuperacja Stanowią rozbudowaną formę wymienników krzyżowych.
Charakteryzują się wyższą sprawnością temperaturową, dochodzącą do 90%. Niestety ze względów cenowych są stosowane rzadziej w centralach wentylacyjnych dużej wydajności. Zyskują jednak coraz większe zastosowanie w obiektach o małych wydatkach powietrza, tj. budynkach mieszkalnych i niewielkich obiektach komercyjnych.
* Wymienniki obrotowe / regeneracja Odzysk ciepła za pomocą wymiennika obrotowego wykorzystuje zjawisko akumulowania energii w materiale wymiennika. Strumień ciepłego powietrza, przepływając przez wymiennik, nagrzewa go, a strumień zimnego powietrza odbiera ciepło z wymiennika. Powietrze nawiewane zawsze przepływa w przeciwnym kierunku niż powietrze wywiewane przez wymiennik obrotowy dzięki czemu występuje samooczyszczenie wymiennika. Wymiennik obrotowy zbudowany jest z nawiniętej na osi obrotu folii aluminiowej karbowanej i płaskiej na przemian tworzącej kanały przepływu powietrza.
Silnik napędowy może być o stałej lub zmiennej prędkości obrotowej. Napęd przekazywany jest z silnika na wymiennik poprzez pas napędowy. Dla uzyskania wyższej sprawności rotor wymiennika pokrywa się powłoką higroskopijną lub absorpcyjną. Możliwe jest wtedy odzyskiwanie nie tylko ciepła jawnego, ale i utajonego (ciepła parowania wilgoci zawartej w powietrzu). Płynne sterowanie obrotami wirnika może być wykorzystane do optymalizacji sprawności odzysku lub może zabezpieczać wirnik przed zamarznięciem.
Ze względu na konstrukcję wymiennika wymagają one precyzyjnej regulacji układu wentylacji i przez to są mniej popularne wśród wykonawców. Duża sprawność temperaturowa sprawia jednak, że są promowanym rozwiązaniem wśród projektantów. Przy korzystnym układzie temperatur latem wymiennik zostanie aktywowany, by odzyskiwać chłód. Optymalny odzysk ciepła: 60-85% (odzysk wilgoci – wynikowy, do 50%). Temperatura pracy: do 50-60°C.
* Komora mieszania / recyrkulacja Recyrkulacja jest najprostszym i najtańszym sposobem odzysku ciepła dopuszczonym przez ustawodawcę, nie może być jednak stosowana zawsze i wszędzie. Nie należy jej stosować, gdy w powietrzu wywiewnym znajdują się substancje szkodliwe, wybuchowe itp. Dodatkowo strumień powietrza świeżego, podczas stosowania recyrkulacji, nie może być mniejszy aniżeli wynika to z wymagań higienicznych oraz powinien stanowić min. 10% całości powietrza nawiewanego. Jednocześnie ustawodawca narzuca stosowanie układów regulacyjnych pozwalających na zwiększanie udziału powietrza zewnętrznego do 100% przy korzystnych warunkach pogodowych. Zaletą recyrkulacji jest liniowa zależność pomiędzy sprawnością temperaturową odzysku ciepła a udziałem procentowym powietrza powrotnego, tzn. 30% odzysku ciepła odpowiada 30% recyrkulacji.

Opcje dodatkowe Doskonałym uzupełnieniem systemów wentylacji są rozwiązania wspomagające odzysk energii. Wśród dostępnych rozwiązań na uwagę zasługują:
* gruntowe wymienniki ciepła/GWC – podgrzanie wstępne energią gruntu,
* powietrzne pompy ciepła/PC – podgrzanie wstępne oraz wtórne energią powietrza usuwanego. Pompa ciepła w odróżnieniu od rekuperatorów może być wykorzystana do odzysku ciepła nawet przy braku różnicy temperatur między powietrzem nawiewanym a wywiewanym.
Stosowanie ww. układów pozwala ograniczyć lub całkowicie wyeliminować stosowanie nagrzewnic, przy czym w takich sytuacjach należy dobrać centrale z uwzględnieniem nie tylko rachunku ekonomicznego, ale też parametrów powietrza i dodatkowych oporów przepływu.

Indywidualne projektowanie rozwiązań Wymóg stosowania odzysku ciepła wymusza na architektach nowe podejście do konstrukcji budynków. Zamiast niezbędnych do niedawna kominów wentylacyjnych, należy przewidzieć miejsce dla potrzeb przeprowadzenia instalacji wentylacji mechanicznej kanałowej oraz posadowienia central wentylacyjno-klimatyzacyjnych. Ze względu na liczne ograniczenia przestrzeni technicznych podniesiona zostaje jednocześnie poprzeczka dla producentów. Niezbędne staje się indywidualne projektowanie urządzeń z uwzględnieniem zarówno aspektów technicznych, jak i konstrukcyjnych urządzeń.

Podsumowanie Aktualne przepisy wymuszają stosowanie rozwiązań energooszczędnych w nowo powstających budynkach. Stosowanie wymienników ciepła w układach wentylacyjno-klimatyzacyjnych nie jest już tylko fanaberią inwestorów i zaleceniem projektantów. Stosowanie odzysku ciepła jest warunkiem niezbędnym do osiągnięcia wysokiej klasy energetycznej budynku, a w skrajnych sytuacjach – warunkiem uzyskania pozwolenia na jego użytkowanie. Stosowanie wymienników ciepła pozwala nie tylko odzyskać ciepło, obniżając koszty zużycia energii cieplnej na potrzeby ogrzewania powietrza wentylacyjnego. Dobre zaprojektowanie automatyki centrali wentylacyjnej z wymiennikiem ciepła potrafi aktywować odzysk chłodu w centralach, przyczyniając się w upalne dni do ograniczeń w zużyciu energii pierwotnej, zużytej do wytworzenia chłodu. To dodatkowo powinno wpłynąć na popularność stosowania układów wentylacyjnych z odzyskiem energii w Polsce.
Sławomir Mencel
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf


Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij