Polska jest obecnie jednym z najbardziej zanieczyszczonych krajów w Europie. Problem zapylonego powietrza dotyczy nie tylko rejonów górniczych i przemysłowych. Przekroczenie norm dopuszczalnych pojawia się w coraz większej ilości miast.

Wg dostępnych danych na prawie 70 przebadanych pod kątem zanieczyszczenia powietrza miast w Polsce tylko 6 mieściło się w normie. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że z powodu wdychania szkodliwych cząsteczek obecnych w zanieczyszczonym powietrzu rocznie umierają ponad 2 miliony ludzi.

Naukowcy są zdania, że jeśli zostałyby wdrożone rozwiązania mające na celu ograniczenie emisji trujących gazów, to udałoby się zmniejszyć liczbę przedwczesnych zgonów nawet o 60-70%. Największe stężenie zanieczyszczeń obserwowane jest w okresie grzewczym. Do najgroźniejszych zanieczyszczeń należy benzopiren oraz pyły zawieszone w powietrzu PM 2,5 oraz PM 10.

Groźna substancja

Benzopiren to substancja silnie kancerogenna, występuje w smołach, produktach niepełnego spalania węgla, ropy naftowej, znajduje się np. w spalinach samochodowych i dymie papierosowym. Natomiast pyły zawieszone PM 10 to PM 2,5 to frakcje o bardzo małych średnicach ziaren. Ziarna są wystarczająco małe, aby mogły przeniknąć głęboko do płuc.

Rozwiązanie problemu powinno odbywać się dwutorowo. Z jednej strony należy ograniczać źródła emisji, a z drugiej – trzeba pomyśleć o zabezpieczeniu się przed wdychaniem, zwłaszcza w okresie zimowym i przejściowym, gdy stężenie zanieczyszczeń jest największe.

Analiza wskazuje, że za ponad 60% zanieczyszczeń odpowiedzialne są piece grzewcze na paliwo stałe, natomiast 20% to transport. Priorytetem jest zmiana sposobu ogrzewania oraz opracowanie standardów dla paliw. Ograniczenie emisji jest możliwe nie tylko poprzez wymianę kotła grzewczego, ale też pośrednio poprzez zastosowanie rekuperacji, czyli odzysku ciepła w wentylacji, dzięki czemu można obniżyć zużycie energii cieplnej potrzebnej na ogrzanie powietrza wentylacyjnego.

Odzysk i filtracja

Obecnie przyjmuje się, że w standardowym energooszczędnym budynku jednorodzinnym ok. 50% energii cieplnej dostarczonej do budynku zużywa się na podgrzanie powietrza wentylacyjnego. W przypadku pozostałych budynków wartości te są zmienne i zależne od specyfiki obiektu, zapotrzebowania na ciepło oraz wymaganej krotności wymian powietrza. Stosując zatem wentylację mechaniczną z odzyskiem ciepła, można znacznie ograniczyć straty ciepła budynku i jednocześnie zapewniać filtrację powietrza o klasie F7 lub wyższej, co pozwala na oczyszczenie powietrza z groźnych pyłów przed napływem do budynków (tabela 1).

Klasy filtrów

Takich możliwości nie daje wentylacja grawitacyjna.

Należy jednak pamiętać, że wentylacja mechaniczna do prawidłowej pracy wymaga energii elektrycznej, której wytworzenie pośrednio również wpływa na emisję zanieczyszczeń. Zmiany w przepisach idą w kierunku, który ma spowodować wymierne korzyści wynikające z konieczności stosowania wysokoefektywnych systemów. Rozporządzenie 1253/2014 i 1254/2014 określa, że:

* od 2016 roku urządzenia wentylacyjne muszą zaoszczędzić co najmniej tyle energii pierwotnej (elektrycznej i cieplnej), ile zużywają energii elektrycznej;

* od 2018 roku urządzenia wentylacyjne będą musiały odzyskać znacznie więcej energii pierwotnej, niż zużywają.

Uwzględniając powyższe wymagania, należy dokładnie przeanalizować możliwości spełnienia ww. założeń. W pierwszej kolejności należy odpowiednio dobrać urządzenie centralne. W przypadku układów nawiewno-wywiewnych na uwadze trzeba mieć możliwości zastosowania odzysku energii z powietrza usuwanego o wysokiej sprawności temperaturowej.

Wymiana wskazana

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. Zaletą tego wymiennika jest bardzo prosta konstrukcja i brak części ruchomych. Optymalny odzysk ciepła: 50÷70%.

* Wymienniki przeciwprądowe/rekuperacja

Stanowią rozbudowaną formę wymienników krzyżowych. Charakteryzują się wyższą sprawnością temperaturową, dochodzącą do 90% (fot. 1).

Wymiennik przeciwprądowy

Niestety ze względów cenowych są stosowane rzadziej w centralach wentylacyjnych dużej wydajności. Zyskują jednak coraz większe zastosowanie w obiektach o małych wydatkach powietrza, tj. w budynkach mieszkalnych i niewielkich obiektach komercyjnych. Minusem wymienników krzyżowo-przeciwprądowych jest ryzyko zamarzania w okresie zimowym, dlatego konieczne są zabezpieczenia przeciw zamarzaniu.

W układach o większych wydajnościach centrala może być wyposażona w przepustnicę obejściową, tzw. by-pass, która zabezpiecza wymiennik przed szronieniem przy bardzo niskich temperaturach powietrza świeżego zewnętrznego i jednocześnie umożliwia w okresie letnim optymalizację temperatury nawiewu w zależności od warunków temperaturowych. Minusem jest konieczność przewymiarowania nagrzewnicy, która w sytuacji otwarcia by-passu zimą powinna zapewniać wymaganą temperaturę nawiewu.

W przypadku układów o małych wydatkach najczęściej zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe realizowane jest przez zastosowanie nagrzewnicy wstępnej elektrycznej. Paradoksem jest fakt, iż znaczna część energii dostarczonej na podgrzanie wstępne jest zużywane na podgrzanie powietrza usuwanego [!].

W obu przypadkach rozwiązaniem są wymienniki gruntowe, które zapewniają podgrzanie wstępne, niestety nie zawsze da się je zastosować.

* Wymienniki obrotowe

Alternatywą w tej sytuacji są wymienniki obrotowe (fot. 2) zwane też regenatorami, które w normalnych warunkach, tj. gdy nie występują podwyższone zyski wilgoci, nie zamarzają i zapewniają zbilansowaną wentylację w sposób ciągły.

Wymiennik obrotowy

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.

Formy odzysku energii

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 zabezpieczenia wirnika przed zamarznięciem.

Ze względu na konstrukcję wymiennika, wymagają 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%).

Sławomir Mencel

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