Tu jesteś:
| Rekuperatory |
W budowanych obecnie domach jednorodzinnych wykorzystuje sie szereg technologii mających poprawiać bilans energetyczny obiektu. Szczelne, wielokomorowe okna, „ciepłe” ściany, sterowane elektronicznie systemy ogrzewania podłogowego i centralnego, nowoczesne piece grzewcze - to wszystko elementy, które wpływają na ograniczenie zużycia energii i niższe koszty ogrzewania.Niestety, w tak wyposażonych, szczelnych domach stosowana dawniej wentylacja grawitacyjna przestaje spełniać swoje zadanie.Można ją zastąpić wentylacją wyciągową, lecz wiąże sie to ze zwiększeniem zużycia energii (nawet do 40%) potrzebnej do ogrzania powietrza napływającego z zewnątrz. Dlatego najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła. Jego najważniejszym elementem są urządzenia umożliwiające odzysk ciepła. Noszą nazwę rekuperatorów lub bardziej swojsko - wymienników ciepła.Zamontowane w obsługującej wszystkie pomieszczenia domu centrali wentylacyjnej gwarantują ok. 10-krotne obniżenie strat ciepła wentylacyjnego. Rekuperatory krzyżowe: a) pojedyncze  b) połączone szeregowo  DziałanieRekuperator jest urządzeniem, w którym przepływają obok siebie dwa strumienie powietrza. Jeden z nich to ogrzane powietrze wylatujące z domu, drugi - chłodne powietrze pobrane z zewnątrz budynku. Strumienie oddziela cienka przegroda, często pofałdowana (karbowana), co zwiększa powierzchnie styku. Masy powietrza są całkowicie niezależne i nie mieszają sie, a do pomieszczeń nie wracają zanieczyszczenia, kurz i zapachy.Materiał, z którego wykonano przegrodę (tworzywa sztuczne, aluminium) jest dobrym przewodnikiem ciepła. W trakcie działania systemu wentylacyjnego ciepło zawarte w powietrzu usuwanym z domu jest przekazywane przez przegrodę chłodnym masom napływającym do wnętrza. Cały proces przebiega samoczynnie (z wyjątkiem rekuperatorów obrotowych), bezdźwięcznie i nie wymaga nadzoru użytkowników. Efektywność pracy, niezależnie od rodzaju konstrukcji, jest bardzo duża - najsprawniejsze wymienniki odzyskują nawet do 95% ciepła, większość w granicach 60-80%. BudowaW centralach wentylacyjnych stosowane są trzy rodzaje rekuperatorów: krzyżowe, przeciwprądowe i obrotowe (bębnowe). Do ich budowy stosuje sie cienkie płyty z tworzyw sztucznych lub aluminiumWymienniki krzyżowe W ich wnętrzu strumienie ciepłego i zimnego powietrza przecinają sie (rys 1a). W miejscu styku rozdzielają je cienkie płyty z materiału dobrze przewodzącego ciepło. Dla zwiększenia powierzchni wymiany ciepła stosuje sie przegrody karbowane. Wymienniki krzyżowe są rekuperatorami najprostszymi w budowie i jednocześnie najtańszymi. Są bardzo często stosowane w instalacjach domów jednorodzinnych. Konstrukcja tego typu ma dwie zasadnicze niedogodności. Powierzchnia wzajemnego oddziaływania obu strumieni jest stosunkowo mała, najmniejsza w stosunku do pozostałych konstrukcji. Jej powiększenie jest możliwe pod warunkiem wzrostu wielkości urządzenia. Kolejna niedogodność wynika z przebiegu kanałów powietrznych w rekuperatorze krzyżowym. Ponieważ przewody doprowadzające i odprowadzające ustawione są do siebie prostopadle, podłączenie wymiennika do systemu wentylacyjnego jest stosunkowo skomplikowane. Wymagane jest zastosowanie dodatkowych kształtek - kolanek. W efekcie, przebieg co najmniej jednego ze strumieni powietrza nie jest prostoliniowy. Powstające w ten sposób opory przepływu mają wpływ na prawidłową i równomierną wymianę powietrza. Dodatkowe załamania strumienia mogą też być przyczyną powstawania nieprzyjemnych dźwięków. Zjawisko to ogranicza sie stosując kolanka głównie w przewodach wentylacyjnych usuwających zużyte powietrze z budynku. Świsty i szumy tłumi też izolacja termiczna. Sprawność wymienników krzyżowych osiąga 60%. W praktyce, w większych centralach wentylacyjnych stosuje sie rekuperatory krzyżowe połączone szeregowo, jeden za drugim (rys 1b). W efekcie, dzięki zwiększonej efektywności wymiany ciepła, osiąga sie sprawność układu dochodzącą do 85%. Przepływ powietrza w wymiennikach ciepła wspomagany jest wentylatorami. W rekuperatorach krzyżowych stosuje sie dwa systemy pracy:
Wymienniki przeciwprądoweTen typ urządzeń wprowadzono na rynek stosunkowo niedawno ale wiele wskazuje na to, że jest to rozwiązanie najlepsze. W rekuperatorze przeciwprądowym strumienie ciepłego i zimnego powietrza biegną względem siebie równolegle i przeciwbieżnie. Wymiana ciepła odbywa sie na stosunkowo dużej powierzchni, chcąc je powiększyć wystarczy wydłużyć wymiennik. Całość jest bardzo łatwa do zamontowania instalacji wentylacyjnej. Naturalne, równoległe ułożenie kanałów minimalizuje powstawanie zaburzeń przepływu, proces wymiany powietrza przebiega cicho i równomiernie. Sprawność tego typu wymienników osiąga nawet 90%. Wymienniki obrotowe (bębnowe)Centralnym elementem urządzenia jest wirujący bęben. Równolegle do osi obrotu wykonano w nim szereg kanałów, konstrukcja przypomina rewolwerowy, obrotowy magazynek na naboje. Podczas pracy przez kanały przepływa na zmianę usuwane z wnętrza budynku powietrze ciepłe oraz chłodne powietrze pobrane z zewnątrz budynku.Wymiennik tego typu wymaga zastosowania stałego napędu. Jest odporny na wpływ niskich temperatur, w jego wnętrzu nie osadza sie szron. Kanały dostarczające do rekuperatora powietrze ustawione są równolegle względem siebie; obok siebie lub jeden nad drugim. Ich rozstaw jest większy niż w wymiennikach przeciwprądowych, ułatwia to wykonanie instalacji wentylacyjnej. Sprawność prezentowanego rozwiązania wynosi ok. 80%. Jego wadą jest obecność elementu ruchomego i potrzeba jego stałego obrotu. W przypadku zatrzymania bębna proces wymiany ciepła przestaje zachodzić. Zaletami są stosunkowo prosta konstrukcja oraz duża sumaryczna powierzchnia płaszczyzn przekazujących ciepło, połączona z możliwością uzyskania niewielkich wymiarów całej konstrukcji.  Centrale wentylacyjneW praktyce nie stosuje sie samych rekuperatorów. Uzupełnione zestawem filtrów, wentylatorami, czasami dodatkowym podgrzewaczem zabudowuje sie w izolowanych cieplnie i akustycznie stalowych obudowach. Tak przygotowane urządzenie nosi nazwę centrali wentylacyjnej.Odpowiedni przepływ powietrza wymuszany jest pracę wentylatorów. Mają one najczęściej trzy tryby pracy: normalny, nocny i intensywny. Wszystkie procesy zachodzące w centrali wentylacyjnej nadzoruje specjalny układ sterownika. Można w nim zaprogramować sposób funkcjonowania a co najważniejsze, uzależnić i zoptymalizować proces wymiany powietrza w zależności od poziomu wilgotności i zawartości CO2 we wnętrzach. Uwaga. Do przewodów wentylacyjnych wyposażonych w wymienniki ciepła nie należy podłączać przewodów wywiewnych znad kuchenki gazowej. Znajdujące sie w powietrzu drobinki tłuszczu i zanieczyszczeń mogą osadzać się na ściankach przewodów wentylacyjnych i w wymienniku ciepła. Prowadzi to do zakłócenia pracy systemu wentylacyjnego i znacznego zmniejszenia jego sprawności.  Zalety i wady rekuperatorówPodstawową zaletą systemów wentylacyjnych z wymiennikami ciepła jest obniżenie kosztów ogrzewania domu. Decydując się na najdroższe opcje, tj. zamontowanie systemu centralnego odzysku ciepła (jednej, dużej centrali wentylacyjnej z rekuperatorem), bilans kosztów przedstawia sie następująco:
Działanie rekuperatora odczuwalne jest również w lecie, jeżeli jest zainstalowany (zwykle opcjonalnie) tzw. wymiennik letni. Proces wymiany powietrza przebiega w nim odwrotnie - cieplejsze powietrze z zewnątrz jest schładzane przez zimne, usuwane ze środka. Dzięi temu temperatura w wentylowanych pomieszczeniach obniża się. Inne zalety systemów z odzyskiem ciepła to obecność zdrowego powietrza we wszystkich pomieszczeniach, szybkie likwidowanie pary wodnej, nieprzyjemnych zapachów oraz znaczna redukcja hałasu dochodzącego z zewnątrz (nie trzeba otwierać okien). Systemy z odzyskiem ciepła mają dwie wady. Pierwszą z nich jest możliwość skraplania sie w rekuperatorze pary wodnej. Ogranicza ona sprawność wymiany, zaś w okresie zimowym może prowadzić do oszronienia wnętrza wymiennika a nawet zamknięcia przepływu powietrza. Producenci urządzeń walczą z tym zjawiskiem instalując niewielkie grzałki elektryczne. Sterowane automatycznie - nie pozwalają na powstawanie kryształków lodu. Drugą wadą jest konieczność stosowania w domu z zainstalowaną wentylacją nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła pieców, kotłów lub kominków z zamkniętą komorą spalania. Dla kotłów tradycyjnych, otwartych, połączonych z kominem potrzebna jest niezależna wentylacja kotłowni (najczęściej tzw. zetka). Do innych niedogodności należą stosunkowo wysokie, jednorazowe koszty instalacji (zwracają sie po pewnym czasie) i kłopotliwy montaż w domach już wybudowanych. Dobór wymiennikaW domach jednorodzinnych stosowane są przede wszystkim wymienniki krzyżowe, a ostatnio coraz częściej przeciwprądowe. Montuje sie je pod postacią central wentylacyjnych. Małe urządzenia ścienne instaluje sie lokalnie, w wybranych pomieszczeniach. Konstrukcje tego typu są wygodne w montażu i uniwersalne w zastosowaniu. Wymagają jedynie wykonania w ścianie otworów do usuwania zużytego i dostarczania świeżego powietrza oraz doprowadzenia energii elektrycznej. System z centralnym wymiennikiem jest droższy, lecz bardziej ekonomiczny w działaniu. Zapewnia też lepsze rozprowadzenie powietrza i zapobiega rozprzestrzenianiu sie nieprzyjemnych zapachów. Typowy (i zalecany) sposób objęcia wentylacją całego domu jednorodzinnego polega na zabudowaniu na poddaszu dużej centrali wentylacyjnej z rekuperatorem.Wymianę powietrza zapewniają wtedy odchodzące do poszczególnych pomieszczeń przewody wentylacyjne (kanały). Ich montaż jest możliwy w stropie lub bezpośrednio pod sufitem, z wykorzystaniem maskownic. Doskonałym miejscem na przewody wentylacyjne jest przestrzeń nad sufitem podwieszonym. Wielkość (wydajność) zamontowanego w centrali wentylacyjnej rekuperatora określana jest przez, wyrażany w m3/h, strumień powietrza. Wartość ta nie może być mniejsza, niż suma objętości powietrza usuwanego z poszczególnych pomieszczeń. Ilość usuwanego powietrza zależy od przeznaczenia wentylowanego pomieszczenia. Wartości te są charakterystyczne i określone w normach budowlanych. Aby wybrać odpowiednią centralę z wymiennikiem ciepła należy wyznaczyć tzw. krotność wymian. Jest to stosunek ilości powietrza usuwanego do kubatury pomieszczenia. Przykład: Dom jednorodzinny o powierzchni 100 m2 ma kubaturę (100 m2 x 2,5) m = 250 m3. Wewnątrz znajduje sie kuchnia z kuchenką gazową (strumień powietrza 70 m3/h) i dwie łazienki (strumień powietrza 2 x 50 m3/h). Zatem krotność wymiany (70+50+50) / 250 = 0,68. Ponieważ w normach podawane są wielkości minimalne, bezpiecznym jest przyjecie większej krotności wymiany - w tym przypadku np. 0,8. Współczynnik ten pozwala określić wielkość i dobrać odpowiedni model rekuperatora (centrali). Producenci urządzeń zalecają by centrale wentylacyjne dobierano do krotności wymiany z zakresu 0,3-0,8.
|
