Na co zwrócić uwagę przy inwestycji w rekuperację?

1. Wydajność całej instalacji – czyli efektywność działania

Aby zrobić wstępną selekcję urządzeń na rynku musimy ustalić jaka powinna być optymalna wydajność rekuperatora do naszego domu. Dobór wydajności, czyli ilość powietrza na m3/h zależy od ilości domowników i liczby pomieszczeń. Zgodnie z wytycznymi unijnymi powinno się dostarczyć około 20-30 m3/h na mieszkańca do każdej sypialni i pokoju dziennego analizowanego domu. Taką samą ilość powietrza musimy usunąć. Szczególną uwagę należy zwrócić na określenie (zgodnie z przepisami) ilości usuwanego powietrza z tzw. pomieszczeń użytkowych typu łazienki, toalety i kuchnia. Obrazując: dla domu o powierzchni 150-200m2 w którym będzie mieszkała czteroosobowa rodzina, zgodnie wymogami szukamy centrali o wydajności nie mniejszej niż 350 m3/h.  Określenie wydajności jest kluczowe ponieważ zakup za mało wydajnej centrali do naszej instalacji będzie oznaczał, że nie będzie ona spełniała swojej funkcji użytkowej. Dobrą praktyką przy doborze centrali jest takie wyliczenie wydajności tak by nominalnie pracowała na około 70% swojej maksymalnej wydajności. Gwarantuje to cichą pracę, oszczędność energii i pozwala zachować zapas na przewietrzanie lub zwiększenie zapotrzebowania [1][2][3][4].

Oprócz wydajności powiązanym z nią parametrem jest spręż, który określa jakie opory systemu wentylacyjnego jest w stanie pokonać rekuperator. Zagadnienie jest bardzo istotne ponieważ wydajności nie można rozpatrywać w oderwaniu od uzyskiwanego podczas eksploatacji ciśnienia, ponieważ zawsze gdy rośnie wymagany spręż, spada wydajność wentylatorów. Dlatego najlepiej poprosić sprzedawcę o wykres pokazujący zależność pomiędzy wydajnością centrali (m³/h) a sprężem dyspozycyjnym (Pa) [2][5][6][8].

2. Sprawność – czyli rzecz zawsze bardzo istotna

Jeśli już mówimy o sprawności. Dystrybutorzy często zawyżają ten parametr. Aby nie dać się zwieść kartom reklamowym ustalmy sprawność czego w rzeczywistości nam się przedstawia i w jakich warunkach jest ona osiągana (np. dla jakiej temp. powietrza nawiewanego i usuwanego) [8][11].

Druga sprawa to o sprawności jakiego elementu mówimy? Czy chodzi o sprawność całej centrali wentylacyjnej? Najczęściej jest ona niższa od sprawności samego wymiennika, ponieważ uwzględnimy energię zużytą przez pracujące wentylatory oraz straty ciepła do otoczenia spowodowane niedoskonałą izolacją obudowy urządzenia. Reasumując sprawność odzysku ciepła w całej instalacji jest niższa niż sprawność samej centrali, bo rurociągi powodują opory zmniejszające wydajność wentylatorów oraz są źródłem strat ciepła [8][9][10].

Aby porównać sprawność dwóch rekuperatorów, należy zmierzyć ją w takich samych warunkach [2][3][9] [10]:

• dla identycznej temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego (kiedy różnica temperatury rośnie - sprawność wzrasta);

• przy takiej samej wilgotności powietrza;

• dla takiej samej wydajności centrali (gdy powietrze płynie „wolniej” przez wymiennik - sprawność rośnie);

• dla zrównoważonych strumieni powietrza nawiewanego i usuwanego. Gdy centrala usuwa więcej powietrza niż dostarcza, jej sprawność pozornie rośnie, jednak w rzeczywistości w pomieszczeniach panuje wówczas podciśnienie i przez wszelkie nieszczelności napływa zimne powietrze zewnętrzne.

3. Rodzaj wymiennika

Na rynku zasadniczo możemy mówić o kilku rodzajach wymienników [1][4][5][6][7][11][12]:    

Rys. 1. Różne typy wymienników ciepła : a)wymiennik płytowy-przeciwprądowy, b)wymiennik płytowy-krzyżowy, c) wymiennik obrotowy [12]

Rekuperator z wymiennikiem krzyżowym. Co można powiedzieć o tym rodzaju rekuperatora? Składa się on z wielu płyt (wykonanych ze stali nierdzewnej, aluminium lub tworzywa sztucznego) tworzących szereg szczelin, przez które płynie powietrze wywiewane z pomieszczenia i powietrze świeże. Oba strumienie ukierunkowane są względem siebie prostopadle, stąd wymiennik nazywany jest krzyżowym. Ilość przekazywanego ciepła jest zależna od sprawności odzysku ciepła wymiennika oraz parametrów obu strumieni powietrza uczestniczących w wymianie ciepła. Najważniejszy dla nas parametr to jego sprawność. Wynosi ona 50-75 procent. Oznacza to, że taka część strat wentylacyjnych jest odzyskiwana.

Krzyżowo-płytowe wymienniki ciepła często wykorzystywane są w centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych z uwagi na ich podstawowe zalety, czyli prostą konstrukcję, możliwość odzysku zarówno ciepła, jak i zimna, brak części ruchomych i niską cenę. Rekuperatory te mają także swoje wady: stosunkowo niską sprawność odzysku ciepła, duże wymiary centrali wyposażonej w taki wymiennik, dość wysoką graniczną temperaturę powietrza zewnętrznego, przy której może dojść do wymarzania skroplin po stronie strumienia wywiewanego (ok. -5°C), i możliwość wystąpienia przecieków powietrza wywiewanego do strumienia powietrza nawiewanego. Lepsze parametry odzysku można otrzymać, wprowadzając zmiany w konstrukcji wymiennika, np. ustawiając płyty niesymetrycznie, co pozwala odzyskać ciepło w ok. 70%, a zimą nawet powyżej 80%.

Rekuperator z wymiennikiem przeciwprądowym. W urządzeniu tym, względem poprzedniego, wprowadzono innowację. Strumienie powietrza zimnego i ciepłego płyną w przeciwnych kierunkach. Rekuperatory z takimi wymiennikami charakteryzują się lepszymi warunkami wymiany ciepła, ponieważ strumienie powietrza nie płyną względem siebie krzyżowo, lecz równolegle w przeciwnych kierunkach. Pole temperatury jest w nich zatem bardziej wyrównane i w związku z tym ryzyko zaszronienia powierzchni wymiany ciepła jest nieco mniejsze. Przekłada się to na większą sprawność, sięgającą w najlepszych urządzeniach 90%. Poza tym rekuperator jest w mniejszym stopniu podatny na rozszczelnienie. Oczywiście cena urządzenia z wymiennikiem przeciwprądowym jest wyższa niż z wymiennikiem krzyżowym.  

Rekuperator z wymiennikiem obrotowym - W tym urządzeniu wymiennik jest ruchomy. W specjalnym „bębnie” powietrze zimne i ciepłe mieszają się ze sobą. Zaletą tego rozwiązania w porównaniu z innymi typami rekuperatorów jest nawilżanie powietrza, które trafia do budynku. Dzięki temu zimą w pomieszczeniach wilgotność ma odpowiedni poziom. Wymiennik obrotowy nie jest podatny na niską temperaturę. Sprawność tego urządzenia sięga 90 procent.

Bardzo często pojawiają się pytania który, rekuperator wybrać biorąc pod uwagę wymiennik przeciwprądowy oraz obrotowy. Porównując oba wymienniki o dość porównywalnej niekiedy cenie należy powiedzieć, że w takim porównaniu: Wymiennik przeciwprądowy gwarantuje wysoka sprawność odzysku ciepła, całkowite oddzielenie strumienia powietrza oraz nie posiada on elementów mechanicznych (mniejsza możliwości potencjalnej awarii). Wymiennik obrotowy gwarantuje brak konieczności odprowadzania skroplin, zapewnia odzysk wilgoci oraz praktycznie niemożliwe jest przy nim zamarznięcie wymiennika.

Oba typy wymienników są powszechnie stosowane zarówno przy małych (np. domy jednorodzinne) i dużych inwestycjach. Nie ma tutaj lepszego i gorszego rozwiązania, z racji swojej odmiennej budowy i zasadny działania mają one różne parametry. Wybór pomiędzy nimi należy rozpatrywać indywidualnie – w zależności od potrzeb, wymagań czy ograniczeń planowanej instalacji.

Odnosząc się do wymiennika wato poza rodzajem zwrócić uwagę na jego wielkość. Większy wymiennik zapewnia dużą powierzchnię wymiany ciepła, a dzięki dużemu przekrojowi kanałów - opory przepływu są niższe, a wymiennik jest też łatwiejszy do utrzymania w czystości. Jego rozmiar ma jednak wpływ na cenę - większe wymienniki są droższe. Przy zakupie warto jeszcze wziąć pod uwagę również materiał, z jakiego wykonany jest wymiennik. Najczęściej do produkcji stosuje się aluminium, tworzywa sztuczne, miedź, a także celulozę. Z wymienionych materiałów najlepszymi przewodnikami ciepła są metale (miedź i aluminium). Z kolei tworzywa sztuczne są tańsze i lżejsze. Impregnowany papier budzi najwięcej wątpliwości, bo trudno wykonany z niego wymiennik czyścić, konserwować czy naprawiać (w przypadku awarii w grę wchodzi tylko wymiana) [1][2][10][11].

4. Wariant montażu instalacji – czyli użyteczność i oszczędność miejsca

Uprzedzenia w tym zakresie są bardzo uniwersalne szczególnie na etapie nowego domu dopasujemy w zasadzie każdą instalację do naszych warunków. Jednak w przypadku termodernizacji mamy już zastane warunki. Musimy wiec sprawdzić możliwości montażu oferowanych instalacji. Postawmy sobie pytanie gdzie będzie zamontowany rekuperator jaką będzie miał obudowę. Czy zamontujemy go na poddaszu, czy w pomieszczeniu gospodarczym. Jak przyłączymy rekuperator? W grę wchodzi określony układ króćców przyłączeniowych: od góry czy z boku. Istotne też jak zamierzamy rozprowadzić przewody. Związane jest to to z tym ile mamy miejsca: czy wybieramy system montażu podsufitowy, podłogowy lub ścienny. Wybór z uwzględnieniem tego czynnika wpłynie również na izolację termiczną i akustyczną układu.

W przypadku termodernizacji już funkcjonującego budynku na rynku jest sporo ofert pozwalających na oszczędzanie miejsca. Są już dostępne centrale które mają płaskie konstrukcje i które są podwieszane bezpośrednio pod sufitem. Kolejnym typem centrali, która pomoże nam zaoszczędzić miejsce są rekuperatory o kompaktowych wymiarach, które z powodzeniem zmieszczą się np. w szafce w pralni.

Rozwiązaniem dla starszych budynków, w szczególności w trakcie termomodernizacji, gdzie montaż tradycyjnego systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła bywa trudny a czasem niemożliwy, rekomendujemy rekuperatory ścienne. Rekuperatory ścienne są jednostkami bezkanałowymi, czyli nie musimy się martwić gdzie rozmieścić sieć kanałów do rekuperacji. Instalujemy je wewnątrz ściany w każdym pomieszczeniu budynku. Wadą takich central może być niższy poziom filtracji powietrza oraz sprawność odzysku w porównaniu do tradycyjnych urządzeń [2][7][10][11]. 

5. Hałas - czyli komfort użytkowników

Następnym parametrem jest moc akustyczna, czyli głośność rekuperatora. Ta wartość informuje nas ile decybeli generuje rekuperator od obudowy (Ważne: nie jest to głośność całej instalacji). W przypadku mocy akustycznej, to wiadomo im niższa wartość tym lepiej bo urządzenie „pracuje bardziej cicho”. Warto zwrócić jednak uwagę, że nawet kilka decybeli różnicy między jedną centralą, a druga może oznaczać, że jedna z nich jest np. o połowę cichsza (biorąc pod uwagę odbiór słuchacza). Czasem 1-2 decybele mniej lub więcej może nie wydawać się dużą wartością, ale w rzeczywistości może nam pomóc wybrać cichy rekuperator. 

Istotną kwestią jest fakt, że hałas zależy nie tylko od wentylatorów. Przy dobrym projekcie i wykonawstwie, dźwięki dobiegające z centrali da się wytłumić stosując odpowiednie wytłumienia. Źródłem problemu może być również źle wykonana instalacja: dobranie kanałów wentylacyjnych o zbyt małej średnicy (co skutkuje zbyt szybkim ruchem powietrza w kanałach), nie zaizolowanie ich lub wadliwe mocowanie (co powoduje, że wpadają w wibracje) [1][2][4][6].

6. Zużycie energii - czyli koszta

Następnie przechodzimy do parametrów technicznych centrali rekuperacyjnej. Warto sprawdzić tzw. etykietę energetyczną. Można ją znaleźć albo w karcie produktu albo w instrukcji obsługi rekuperatora. Na etykiecie energetycznej mamy najczęściej 3 parametry. Jeden z nich już w tym artykule omówiliśmy czyli wydajność. Kolejne to klasa energooszczędności urządzenia oraz głośność, a dokładniej moc akustyczna generowana przez urządzenie. Zagadnienie to przedstawiono w punkcie nr 5. Na klasę efektywności energetycznej składa się odzysk ciepła i zużycie prądu. Powinna to być dla nas ważną informacją. I tak jak w przypadku sprzętu AGD czyli pralki czy lodówki, najlepsza klasa to A+ (lub więcej), potem A, B itd. Większość urządzeń na rynku ma klasę energetyczną A, ale jest kilka modeli, które posiadają nawet klasę A+.  Klasa energetyczna to jasny wskaźnik dla klienta, że to jest urządzenie o dobrej efektywności energetycznej, które nie narazi nas na duże zużycie energii podczas eksploatacji. Warto tutaj zwrócić uwagę na rodzaj zasilania wentylatora. Wentylatory zmiennoprądowe AC zużywają np. więcej energii niż odpowiedniki stałoprądowe DC [9][10][11][12].

7. Filtry – czyli w sumie też koszta, ale również zdrowie mieszkańców

Rolą filtrów w systemach wentylacyjnych z odzyskiem ciepła jest zabezpieczenie wentylatorów i wymiennika przed brudem. Eliminują ponadto zanieczyszczenia i pyłki z powietrza dostarczanego do budynku. To szczególnie istotne dla domowników cierpiących na alergię.

Najczęściej stosowane są filtry o klasie EU 3 lub EU 4 (oznaczane też odpowiednio jako G3 i G4). Stanowią wystarczające zabezpieczenie, choć nie zatrzymują np. bardzo drobnych pyłków roślin. Osoby wrażliwe na pyłki kwiatowe powinny wybrać filtry dokładniejsze, np. EU 7. Nie należy stosować filtrów o większej dokładności, niż przewidziane przez producenta centrali, ponieważ może to skutkować wzrostem oporów przepływu i niewydolnością centrali. Filtry trzeba regularnie wymieniać (zwykle co 3 miesiące), a ich ceny bardzo się różnią. Dlatego przed zakupem warto sprawdzić, ile kosztuje ich komplet. Najtańsze są filtry, które można samemu dociąć z tkaniny filtracyjnej, sprzedawanej na metry [2][4][5][10][12].

8. Automatyka i sterowanie – czyli zarządzenie procesem wentylacji z rekuperacją

Sterowanie pracą centrali wentylacyjnej, zwłaszcza to prowadzone na odległość, z poziomu tabletu czy smartfona poprzez odpowiednie aplikacje, lub z poziomu PC poprzez przeglądarkę www, daje oczekiwany przez użytkownika komfort za który oczywiście trzeba dodatkowo zapłacić. Na automatykę na składają się sterowniki – umieszczone z reguły wewnątrz centrali – oraz manipulatory umieszczane, czy raczej montowane w miejscach wybranych przez użytkowników central. Oba te elementy mają kluczowy wpływ na możliwości funkcjonowania centrali, czyli m.in. na obsługę nagrzewnic, chłodnic, przepustnic, wentylatorów oraz sterowanie pracą samego wymiennika ciepła. Manipulatory mają różną postać – od prostych paneli z kilkoma fizycznymi przyciskami, po ciekłokrystaliczne i dotykowo sterowane ekrany, przypominające dzisiejsze smartfony lub tablety [4][5][6][7]. 

Rys. 2. Sterowanie systemem centrali wentylacyjnej [4]

Dla użytkownika obecnie możliwa jest zdalna regulacja oraz czasowe programowanie, czy personalizowanie wielu parametrów w postaci: wydajności wentylacji, odzysku ciepła w centrali, temperatury powietrza wpuszczanego do pomieszczeń, ilości świeżego powietrza dopływającego do pomieszczeń i ilości powietrza usuwanego (funkcja wietrzenia), ciśnienie powietrza oraz założonej dystrybucji powietrza [8][9].

Dzięki zaawansowanym systemom automatyki użytkownik może być wyposażony w dane raportujące w postaci [2][9][10][11]:

• zużycia energii całej centrali wentylacyjnej, oraz osobno jej podzespołów,

• poziom odzysku ciepła, wymierne korzyści jakie to nam przynosi (ile energii mniej musimy dostarczyć do domu),

• historię pracy czy poziom zabrudzenia filtrów.

Za taki poziom inteligencji systemu oczywiście trzeba dodatkowo zapłacić. Wybór jest uzależniony od naszych potrzeb i możliwości finansowych. Gwarantuje jednak najwyższą efektywność działania systemu dopasowanego do naszych preferencji. Niekiedy są to wręcz systemy „uczące się” preferencji domowników - oparte na tzw. sztucznej inteligencji.

Podsumowanie

Przedstawiliśmy przegląd szereg kryterialnych wskaźników, na które trzeba zwrócić uwagę przy wyborze systemu wentylacji z odzyskiem ciepła.

Które kryterium jest najważniejsze? O tym powinna zadecydować rozmowa z doświadczonym wykonawcą, który na podstawie naszych preferencji oraz indywidualnych warunków konstrukcji naszego domu wybierze dla nas rozwiązanie optymalne.

O wyborze jednostki wentylacyjno-klimatyzacyjnej z odzyskiem ciepła nie powinna decydować na pewno tylko cena, a jakość wykonania i funkcjonalność urządzenia. W końcu to w domu spędzamy około 70% naszego czasu, zadbajmy więc o nasze zdrowie i bezpieczeństwo. Wybór powinniśmy więc skupić na markach producentów, którzy mają nie kilku- czy kilkunasto-, a kilkudziesięcioletnie doświadczenia w branży wentylacji. To zagwarantuje bezpieczeństwo naszego wyboru.

Literatura

1. Pełech A.: Wentylacja i klimatyzacja - podstawy. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2008

2. Kaise K.: Wentylacja i klimatyzacja. Wymagania prawne, projektowanie, eksploatacja. Wydawnictwo MASTA 2015

3. Rubik M.: Chłodnictwo, Pompy ciepła. Wyd. I, Wydawnictwo Grupa MEDIUM, Warszawa 2020

4. https://vasco.eu/pl/rekuperacja (dostęp 03.2022r.)

5. https://www.awenta.pl (dostęp 03.2022r.)

6. www.wentylacyjny.pl/1800-49-234-eksploatacja-rekuperatorow--na-co-zwrocic-uwage.html (dostęp 03.2022)

7. www.alnor.com.pl/index/dla-partnerow/baza-wiedzy/rekuperacja/rekuperator-jaki.html (dostęp 03.2022)

8. https://inzynierbudownictwa.pl/rekuperacja-powietrza-w-ukladach-wentylacji/ (dostęp 03.2022)

9. https://www.fachowyinstalator.pl/sterowanie-praca-rekuperatora-centrali-wentylacyjnej/ (dostęp 03.2022)

10. https://budownictwob2b.pl/instalacje/baza-wiedzy/wentylacja-klimatyzacja/7014-najwazniejsze-parametry-centrali-wentylacyjnej (dostęp 03.2022)

11. https://budownictwob2b.pl/instalacje/baza-wiedzy/wentylacja-klimatyzacja/52162-jaki-rekuperator-wybrac-obrotowy-czy-przeciwpradowy (dostęp 03.2022)

12. https://www.wentylacyjny.pl/1190-49-234-typy-wymiennikow-central-wentylacyjnych-a-ryzyko-zamarzniecia-urzadzenia.html (dostęp 03.2022)