Tu jesteś:
| Rekuperator - oszczędność ogrzewania |
Określanie zapotrzebowania na ciepło do wentylacji w przypadku stosowania odzysku ciepła z powietrza wywiewanego, bez nagrzewnic powietrza.Omówiono wybrane zagadnienia, związane z określaniem temperatury powietrza nawiewanego i zapotrzebowania na ciepło do wentylacji, w przypadku stosowania odzysku ciepła z powietrza wywiewanego bez nagrzewnic powietrza (powietrze ogrzewane jest do wymaganej temperatury przez instalację centralnego ogrzewania).W ostatnich latach na skutek znacznej poprawy izolacyjności cieplnej przegród budowlanych, w bilansie cieplnym pomieszczeń wzrósł udział zapotrzebowania na ciepło do wentylacji [12]. W związku z tym, aby uzyskać dalsze obniżenie zapotrzebowania na ciepło budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, często zmniejszano strumienie powietrza wentylacyjnego (np. stosowano zbyt szczelne okna w połączeniu z wentylacją grawitacyjną). Jednak znaczne ograniczanie strumienia powietrza wentylacyjnego prowadzi zazwyczaj do drastycznego pogorszenia się jakości powietrza wewnętrznego.Na problem ten zwraca uwagę wielu autorów artykułów i referatów [1,3,4,5,6,7,8,14]. W tej sytuacji obniżenie kosztów ogrzewania powietrza wentylacyjnego, przy zachowaniu odpowiednich strumieni powietrza, możliwe jest przy zastosowaniu odzysku ciepła z powietrza usuwanego z pomieszczeń.Odzysk ciepła z powietrza wywiewanego jest możliwy w przypadku zastosowania wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej. Ciepło odzyskane z powietrza usuwanego może być wykorzystane do wstępnego podgrzania powietrza nawiewanego do pomieszczeń. Dzięki temu zapotrzebowanie na ciepło do ogrzania powietrza wentylacyjnego jest niższe w porównaniu z sytuacją bez odzysku ciepła.Mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna umożliwia rozdzielenie zapotrzebowania na ciepło dla wentylacji od zapotrzebowania na ciepło dla ogrzewania. Tzn. powietrze nawiewane posiada już wymaganą temperaturę i system grzewczy nie musi przewidywać mocy na jego podgrzanie. Inna możliwość to przejęcie przez instalację wentylacyjną części lub całości zapotrzebowania na ciepło, wynikającego ze strat ciepła na drodze przenikania [2]. Alternatywnie, zwłaszcza w budynkach jednorodzinnych, mogą być stosowane proste systemy wentylacyjne, w których nawiewane powietrze podgrzewane jest wyłącznie przez ciepło odzyskane z powietrza wywiewanego. W tym przypadku temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczenia jest wyższa od temperatury powietrza zewnętrznego, ale niższa od wymaganej temperatury powietrza wewnętrznego. Wówczas instalacja centralnego ogrzewania musi posiadać odpowiednią moc do podgrzania powietrza wentylacyjnego, ale moc ta jest niższa, niż ma to miejsce w przypadku, gdy nawiewane jest powietrze o temperaturze równej temperaturze zewnętrznej. Osobnym zagadnieniem jest odpowiednio rozwiązany nawiew powietrza. Powietrze, które ma temperaturę niższą od wymaganej temperatury wewnętrznej, musi najpierw zostać ogrzane przez grzejniki i dopiero wtedy trafić do strefy przebywania ludzi. Określenie temperatury powietrza nawiewanego za wymiennikiem ciepłaAby określić zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania powietrza nawiewanego, które musi dostarczyć instalacja centralnego ogrzewania, trzeba znać temperaturę nawiewu. Temperaturę tę można oszacować na podstawie efektywności odzysku ciepła. Efektywność odzysku ciepła zdefiniowana jest jako stosunek ilości ciepła przejmowanego przez powietrze nawiewane do maksymalnej ilości ciepła, jaka mogła by być uzyskana z powietrza wywiewanego:  Stąd temperatura powietrza nawiewanego za wymiennikiem określona jest w następujący sposób:  Orientacyjne wartości efektywności odzysku ciepła dla różnych systemów podano w tabeli 1.
Zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji zgodnie z normą PN-B-03406:1994Aby określić zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji, należy znać strumień i temperaturę powietrza nawiewanego do pomieszczenia. Jednak w tym miejscu projektant napotyka na problem współistnienia dwóch norm:
Według normy PN-B-03406:1994 strumień powietrza wentylacyjnego zależy od kubatury pomieszczenia, natomiast zgodnie z normą PN-83-B-03430 strumień ten jest sumą strumieni powietrza, usuwanych z pomieszczeń. Zgodnie z normą PN-B-03406:1994 [9] instalacja grzewcza musi posiadać moc na pokrycie strat ciepła przez przenikanie oraz zapotrzebowanie na ciepło do wentylacji. W normie podano dwa równania do określania zapotrzebowania na ciepło do wentylacji: - Dla pomieszczeń, użytkowanych co najmniej 12 godzin w ciągu doby (np. pomieszczeń w budynkach mieszkalnych, szpitalach itp.), stosuje się wzór:  - Natomiast dla pomieszczeń, użytkowanych mniej niż 12 h w ciągu doby (np. w budynkach użyteczności publicznej), stosuje się wzór:  Wzory (4) i (5) zostały skonstruowane przy założeniu jednej wymiany powietrza na godzinę. W przypadkach większej intensywności wymiany powietrza norma zaleca ograniczenie tej intensywności w czasie występowania niskich temperatur zewnętrznych. Norma PN-B-03406:1994 [9] przyjmuje wewnętrzne zyski ciepła na poziomie 9 W/m3 i 7 W/m3, w zależności od sposobu użytkowania pomieszczeń. Wartości te jednak wydają się być zawyżone - w literaturze podawane są niższe wartości. I tak np. dla pomieszczeń mieszkalnych wewnętrzne zyski ciepła szacowane są na poziomie: 4,5 W/m3 [12] lub 4,0 W/m3 [15]. W cytowanej normie zawyżenie zysków ciepła jest kompensowane przez przyjęcie wysokiej krotności wymian powietrza na poziomie jednej wymiany na godzinę. Sposób obliczeń podany w normie jest uproszczony, ale jednocześnie norma dopuszcza stosowanie metod bardziej dokładnych, teoretycznie uzasadnionych z uwzględnieniem założeń przyjętych w danej metodzie. W przypadku potrzeby określenia zapotrzebowania na ciepło do wentylacji dla dowolnych wartości strumienia powietrza i wewnętrznych zysków ciepła, można skorzystać z równania uogólnionego [17]:  Strumień powietrza wentylacyjnego zgodnie z normą PN-83/B-03430Natomiast zgodnie z normą PN-83/B-03430 [10,11] strumień powietrza wentylacyjnego w budynkach mieszkalnych określony jest przez sumę strumieni powietrza, usuwanych z pomieszczeń. Norma ustala następujące strumienie:
Cytowane normy przedstawiają odmienne sposoby określania wielkości strumienia powietrza wentylacyjnego, a różnice w wynikach dla typowych mieszkań mogą dochodzić nawet do 100% [17].W związku z tym, rodzi się pytanie, która norma powinna być stosowana podczas projektowania współpracujących ze sobą urządzeń wentylacyjnych i ogrzewczych. Szerzej problematykę związaną z określaniem zapotrzebowania na ciepło do wentylacji w aspekcie współistnienia obu cytowanych powyżej norm przedstawił mgr inż. Piotr Wereszczyński w artykule "Niejednoznaczne ciepło. Jak obliczać zapotrzebowanie na moc cieplną potrzebną do ogrzania powietrza wentylacyjnego w budynkach mieszkalnych" [17]. Praktyczne obliczanie zapotrzebowania na ciepło do wentylacji z wykorzystaniem programu Audytor OZCW przypadku stosowania wentylacji nawiewnej z odzyskiem ciepła obliczenie zapotrzebowania na ciepło do wentylacji można przeprowadzić za pomocą programu Audytor OZC (rys. 2). W programie można wprowadzić zarówno krotność wymian, jak i strumień powietrza nawiewanego w m3/h.Strumienie powietrza wprowadza się w tabeli "Powietrze wentylacyjne" w kolumnie "Vw". Przy czym można wprowadzić zarówno krotność wymian zgodnie z normą PN-B-03406:1994 [9], jak również strumień powietrza wentylacyjnego według normy PN-83/B-03430 [10,11]. Wartości do 2,5 interpretowane są jako krotność wymian, a powyżej 2,5 jako strumień powietrza w m3/h. Jeśli zostanie wprowadzony rzeczywisty strumień powietrza wentylacyjnego, to istotne jest, żeby równocześnie urealnić wartość wewnętrznych zysków ciepła. Można to zrealizować np. wybierając wartość "Qzc 4 W/m3" z rozwijanej listy "Użytkowanie zyski bytowe".  Rys. 2. Program Audytor OZC. Okno dialogowe "Dane - Pomieszczenie" PodsumowanieProste systemy wentylacji bez nagrzewnic, z odzyskiem ciepła z powietrza usuwanego, mogą być stosowane zwłaszcza w budynkach jednorodzinnych.Redukują one zapotrzebowanie na ciepło potrzebne do ogrzania powietrza zewnętrznego o ok. 50-60% (dla płytowego wymiennika ciepła) przy relatywnie niskim koszcie inwestycyjnym (wynikającym z braku nagrzewnic).Zagadnienia ogrzewania i wentylacji pomieszczeń powinny być traktowane łącznie, ponieważ instalacja wentylacyjna i ogrzewcza wzajemnie na siebie oddziałują.Natomiast normy w zakresie wentylacji i ogrzewnictwa nie powinny się nawzajem wykluczać. Poza tym, jak postuluje Piotr Wereszczyński [17], dobrą praktyką byłoby konsultowanie procedur obliczeniowych z twórcami oprogramowania komputerowego w aspekcie możliwości ich ujęcia w algorytmy (algorytmy programów komputerowych nie dopuszczają informacji niejednoznacznych lub wzajemnie się wykluczających).Bibliografia:
|