Rekuperatory

Rekuperatory są istotnym elementem nowoczesnych systemów wentylacyjnych. To dzięki nim można odzyskać energię z usuwanego powietrza. Dotyczy to zarówno budownictwa mieszkaniowego, jak i większych obiektów, również przemysłowych.

W rekuperatorze, oprócz wymiennika ciepła, znajdują się wentylatory, filtry i cała elektronika. Jeden z nich odpowiedzialny jest za nawiewanie świeżego powietrza do środka, zaś drugi, wyrzuca zużyte powietrze na zewnątrz. Oba strumienie przechodzą przez wymiennik, nie mieszając się z sobą. Wymiennik powoduje, że energia cieplna ze strumienia zużytego powietrza oddawana jest strumieniowi świeżego powietrza. W ten oto sposób zyskujemy powietrze świeże i ogrzane. Wymiennik rekuperatora składa się – w zależności od jego rodzaju: krzyżowego, obrotowego lub przeciwprądowego – ze specjalnej konstrukcji, przez którą przechodzi powietrze świeże i powietrze zużyte. Konstrukcja ta zapewnić ma wymianę energetyczną, tj. oddanie energii z jednego strumienia powietrza do drugiego. W nowoczesnych wymiennikach powietrze to nie miesza się ze sobą, tj. nie oddaje zapachów. Układ rozmrażania, w zależności od wersji urządzenia, może być sterowany ciśnieniowo. Działa on na zasadzie chwilowego wyłączenia wentylatora nawiewnego. W rekuperatorach z funkcją odzyskiwania wilgoci najczęściej uwzględnia się wymienniki z celulozowym wkładem.

Fot. 2 Energooszczędność jest jednym z podstawowych parametrów, ponieważ urządzenie powinno pracować 24 h/dobę przez cały rok. W dobrych urządzeniach średni dzienny koszt użytkowania nie przekracza 40 groszy.

Jakie elementy i rozwiązania konstrukcyjne mają wpływ na wydajność nowoczesnych rekuperatorów?

Mgr inż. Paweł Szyperski
Rekuperatory.pl

Wybór urządzeń do wentylacji mechanicznej nawiewno- wywiewnej z odzyskiem ciepła jest na polskim rynku bardzo szeroki. Przy wyborze rekuperatora warto uwzględnić:
•„„ rodzaj wymiennika ciepła: to od niego bezpośrednio zależy, z jaką wydajnością będzie pracowało urządzenie, najwyższy odzysk gwarantują wymienniki przeciwprądowe, potem w kolejności znajdują się wymienniki obrotowe (o odzysku ciepła około 80%), a na końcu krzyżowe (do 60%),
•„„ wartość odzysku ciepła urządzenia: związana bezpośrednio z rodzajem wymiennik ciepła: parametr ten podawany jest przez producentów w %; im jest on większy, tym lepiej; najlepsze urządzenia z wymiennikiem przeciwprądowym zapewniają odzysk ciepła na poziomie do 95%,
•„„ wydajność: warto sprawdzić, przy jakim sprężu podawana jest ta wartość. Większość rzetelnych producentów zaznacza, że chodzi o spręż podawany przy 200 Pa,
•„„ zużycie prądu: ponieważ urządzenie powinno pracować 24 h/dobę przez cały rok nawet podczas nieobecności mieszkańców, istotne jest, ile prądu zużyje: w dobrych urządzeniach wartość ta wynosi średnio 45 W, co daje średni dzienny koszt użytkowania rekuperatora na poziomie około 0,39 PLN,
•„„ by-pass zintegrowany z centralą: zapewnia on możliwość tzw. „swobodnego chłodzenia” poprzez skierowanie w okresie letnim chłodniejszego nocnego, zewnętrznego powietrza bezpośrednio do pomieszczeń z obejściem wymiennika ciepła; zapewnia także wywiew ciepłego powietrza z budynku bezpośrednio na zewnątrz omijając wymiennik,
•„„ możliwość zastosowania w rekuperatorze wersji z odzyskiem wilgoci oraz podłączenia do urządzenia dodatkowych czujników (np. wilgotności, dwutlenku węgla), a także np. jednostek chłodzących czy gruntowego wymiennika ciepła,
•„„ rodzaj zastosowanych wentylatorów: dostępne są na prąd stały i zmienny; lepsze parametry uzyskują wentylatory na prąd stały (zużycie energii od 6 W)
•„„ zastosowany w centrali rodzaj izolacji akustycznej i termicznej,
•„„ warto sprawdzić, czy rekuperator jest przystosowany do pracy podczas niskich temperatur zewnętrznych, tj. czy posiada ekonomiczny system antyzamrożeniowy,
•„„ poziom hałasu, wydawany przez pracującą centralę.

Rodzajów jest kilka

Fot. 3 Rekuperator MISTRAL 400 z krzyżowym wymiennikiem ciepła przeznaczony jest do wentylacji obiektów użyteczności publicznej i domów jednorodzinnych.

Zwróćmy uwagę, że oferta w zakresie rekuperatorów jest bardzo obszerna i obejmuje urządzenia zróżnicowane pod względem konstrukcji. Rekuperatory z ruchomym wypełnieniem, bardzo często nazywane także obrotowymi, bazują na wirniku akumulacyjnym, który napędzany jest silnikiem elektrycznym. W urządzeniu przewidziano również śluzę oraz obudowę. Ciepło jest oddawane za pomocą obrotowego wirnika.

Konstrukcja rekuperatorów z czynnikiem pośrednim jest nieco bardziej złożona. Typowy system przewiduje całkowite oddzielenie od siebie strumieni powietrza. Stąd też w takim rozwiązaniu, usytuowanie głównych przewodów nawiewnych i wywiewnych jest dowolne.

Fot. 4 Serwis urządzenia ComfoAir 350 Luxe VV jest bardzo prosty – na kolejnych fotografiach przedstawiamy jego fazy.

Kolejną grupę stanowią rekuperatory płytowe. Co prawda osiągają one gorsze parametry techniczne, to jednak są najczęściej stosowane, szczególnie w budownictwie jednorodzinnym. Wynika to przede wszystkim z nieskomplikowanej budowy i niskiej ceny. Istotną rolę odgrywa brak ruchomych części oraz czynnika pośredniego, co przyczynia się do uproszczenia konstrukcji i obniżenia ceny urządzenia. Zwróćmy uwagę, że rekuperatory płytowe dostępne są z różnymi wymiennikami. Stąd też nabyć możemy rekuperatory z wymiennikiem ciepła krzyżoprądowym, przeciwprądowym z płyt płaskich lub spiralnym.

W rekuperatorach płytowych uwzględnia się najczęściej wymienniki o przepływie krzyżowym w kształcie prostopadłościanu, czasami sześcianu. Takie rozwiązanie dobrze komponuje się w segmentach centrali wentylacyjnej. Przepływ zarówno strumienia powietrza chłodzonego, jak i ogrzewanego, odbywa się w kierunkach prostopadłych. Konieczne jest zapobieganie zamrażaniu wykroplonej wilgoci. Stąd też uwzględnia się w wymienniku rekuperatora układ rozmrożeniowy.

Budowa wymiennika spiralnego, bazuje na nawiniętych arkuszach blachy, między którymi uwzględnia się stałe konstrukcja w kształcie walca. Rozwiązania tego typu najczęściej są stosowane przy niewielkich strumieniach powietrza wentylacyjnego, ze względu na mały przekrój rozmiarów przekrojów poprzecznych kanałów. W nowoczesnych rekuperatorach przewidziano wymienniki, które wykonane są w układzie przeciwprądowym. Podkreśla się, że zapewniają one największą skuteczność w odzyskiwaniu ciepła. Oprócz tego do zalet można zaliczyć odporność na zjawisko wykraplania wilgoci. Niewątpliwą korzyścią, przemawiającą za stosowaniem wymienników w układzie przeciwprądowym, jest dobre odprowadzanie pary wodnej. Stąd też urządzenie może być montowane prawie pionowo tak, aby strumień powietrza chłodzonego przepływał do dołu. Skropliny wtedy spływają do rurki ściekowej, która zamontowana jest w pobliżu króćca wentylacyjnego, umieszczonego w dolnej części rekuperatora.

O czym warto pamiętać

Fot. 5 Demontaż entalpicznego wymiennika krzyżowo-przeciwprądowego.

Fot. 6 Kolejny etap – czyszczenie wentylatora.

Jeżeli zamierzamy rekuperator uwzględnić w nowym domu, zadbajmy o zapewnienie pewnych wymagań już na etapie projektowania budynku. W starszych obiektach instalację rekuperatora najlepiej uwzględnić przy generalnym remoncie. W obudowach uwzględniono uchwyty do mocowania np. w przestrzeniach sufitów podwieszanych. Zwróćmy uwagę, aby czerpnia powietrza umieszczona była na zewnętrznej ścianie budynku od strony nawietrznej, czyli najlepiej w kierunku zachodnim. Wyrzutnia powinna być natomiast zamontowana od strony wschodniej. Centrala bardzo często instalowana jest na strychu. Konieczne pozostaje uwzględnienie połączeń z pomieszczeniami, które będą wentylowane. Najczęściej do pokoi dziennych, pokoi dziecięcych i sypialni, powietrze jest wdmuchiwane za pomocą systemu kanałów i kratek wentylacyjnych, umieszczonych w poszczególnych pomieszczeniach. Nawiewu nie uwzględnia się na korytarzach. Zwróćmy uwagę, aby miejsce nawiewu było dobrane w sposób zapewniający dobrą wymianę powietrza. Odpowiednią lokalizacją do tego celu są okolice okien z dala od drzwi.

Fot. 7 Czyszczenie filtra nagrzewnicy wstępnej.

Co zrobić jeżeli w domu funkcjonuje instalacja ogrzewania z zastosowaniem kominka? Podaje się, że w takim przypadku nie można łączyć systemów. Zaleca się, aby dobrać rekuperator, który zapewni wysoki odzysk ciepła. Ruch powietrza z rekuperatora oraz ruch powietrza z kominka, zapewnią dobre rozprowadzanie ciepła. Pamiętajmy, że niewłaściwe połączenie instalacji może być przyczyną złej pracy obu systemów, uszkodzenia rekuperatora, a nawet pożaru. Z kuchni czy też z łazienki powietrze jest wyciągane. Do instalacji wywiewnej w kuchni nie należy podłączać okapu kuchennego, nawet w przypadku gdy jest on wyposażony w filtr przeciwtłuszczowy. Założeniem jest, aby powietrze z pokoi przepływało do kuchni i łazienki. Tym sposobem do pokoi nie napływają zapachy i wilgoć. Kanały najczęściej bazują na sztywnych kanałach stalowych. Uwzględnia się również aluminiowe przewody giętkie. Ważne jest, aby przewody były ocieplone wełną mineralną celem zminimalizowania strat ciepła.

Fot. 8 Najlepsze urządzenia z wymiennikiem przeciwprądowym zapewniają odzysk ciepła na poziomie do 95%.

Pompa ciepła i rekuperator zamknięte w jednej kompaktowej obudowie

Jak połączyć cztery ważne dla domu funkcje – ogrzewanie, chłodzenie, wentylację i podgrzewanie wody w jednym urządzeniu? Naprzeciw oczekiwaniom właścicieli domów jednorodzinnych wychodzi firma Zehnder, oferując kompaktową centralę ComfoBox. To pompa ciepła i rekuperator zamknięte w jednej kompaktowej obudowie. Jest wydajna i energooszczędna. Jest doskonałym rozwiązaniem dla podniesienia komfortu domu i udogodnienia życia mieszkańcom, a dodatkowo wyróżniają ją małe gabaryty – 0,5 m2 powierzchni podstawy, co w porównaniu z możliwością zamontowania urządzeń rozczłonkowanych daje dużo mniejszą zajętość powierzchni. W pomieszczeniach spędzamy więcej niż 70%, dlatego tak ważne jest, by były zaopatrywane w czyste i świeże powietrze. Niemniej istotne jest jednoczesne pozbywanie się wilgotnego powietrza, wszelkich zapachów z kuchni oraz woni tytoniu. – Centrala Zehnder ComfoBox, dzięki funkcji wentylacji automatycznie odprowadza wspomniane zapachy, przy okazji zapewniając napływ świeżego powietrza, co z kolei przekłada się pozytywnie na zdrowie mieszkańców wzmacniając ich system immunologiczny oraz powodując wzrost dobrego samopoczucia. W przypadku kontrolowanej wentylacji pomieszczeń nie mamy do czynienia z żadnymi obciążeniami spowodowanymi przez zewnętrzne hałasy, jak: odgłosy przejeżdżających samochodów czy pociągów. Z racji tego, że nie musimy otwierać okien, aby dostarczyć do domu czyste powietrze, zyskujemy ochronę przed hałasem – mówi Jerzy Stosiek, dyrektor generalny firmy Zehnder Polska.
Wyjątkowo łatwa obsługa całego systemu pozwala indywidualnie dopasowywać i regulować ilość napływającego powietrza, temperatury, czasy nastaw i tryby pracy poszczególnych funkcji urządzenia.

Podsumowanie

Fot. 9 Rekuperator MISTRAL PRO 400 EC z przeciwprądowym wymiennikiem ciepła standardowo wyposażony jest w bypass wymiennika z siłownikiem. Dzięki temu, w okresie letnim kiedy odzysk ciepła nie jest zalecany, powietrze nawiewane kierowane jest z pominięciem wymienników ciepła.

Co zatem zyskujemy dzięki rekuperatorom? Przede wszystkim istotny jest odzysk ciepła. Dzięki krzyżowemu lub przeciwprądowemu wymiennikowi ciepła, urządzenia wentylujące mogą przekazywać do świeżego powietrza energię cieplną powietrza zużytego. Przenoszenie ciepła odbywa się przez cienkie płytki, wykonane z tworzywa sztucznego. Mówi się, że stopień odzysku ciepła osiąga około 90%, stąd też koszty ogrzewania można zmniejszyć nawet o 40%.

Rekuperatory pozwalają również na odzyskiwanie wilgoci. Jak to możliwe? Otóż, efekt ten można uzyskać dzięki specjalnemu wymiennikowi ciepła. Takie rozwiązanie przyczynia się do polepszenia relatywnej wilgotności powietrza w budynku, co jest szczególnie przydatne przy suchym powietrzu zimą. Para wodna z wilgotnego, zużytego powietrza skrapla się a potem zostaje wchłonięta przez membranę. W następnej kolejności wilgoć i ciepło oddawane są do powietrza nawiewanego.

Przydatne rozwiązanie w rekuperatorach stanowi tzw. bypass letni. Jest on odpowiedzialny za przeprowadzanie zużytego powietrza obok wymiennika. Tym sposobem powietrze schłodzone przez gruntowy wymiennik ciepła nawiewane w lecie, nie jest podgrzewane przez ciepłe powietrze zużyte. Przeciwnicy stosowania rekuperatorów podkreślają wysokie koszty instalacji, duże zużycie prądu, spowodowane ciągłą pracą wentylatorów oraz znaczny hałas, generowany przez centralę. Wybierając rekuperator należy zwrócić uwagę przede wszystkim na koszty eksploatacyjne. Zdarzyć się może, że koszty eksploatacyjne tańszego rekuperatora będą wysokie, ze względu na konieczność zakupu drogich filtrów. Zwróćmy również uwagę na zużycie energii elektrycznej, ceny części zamiennych czy też serwisu.

Istotną rolę odgrywa spręż centrali, który w praktyce oznacza siłę, z jaką rekuperator wpycha powietrze w przewody wentylacyjne oraz zasysa powietrze z zewnątrz. Nie mniej istotny jest również wybór odpowiedniego urządzenia pod względem zastosowanego w nim wentylatora i obudowy. Zwróćmy uwagę, że rekuperator będzie pracował 24 h na dobę, stąd też powinien on cechować się wentylatorem dobrej klasy. Mówi się o tym, aby nie nabywać central ze zwykłymi, łopatkowymi wentylatorami blaszanymi. Kluczową rolę odgrywa wybór obudowy. Rekuperatory z obudowami metalowymi rzadziej są używane w domach, ze względu na większą przenikalność cieplną i gorsze parametry akustyczne. Pamiętajmy o odpowiednich parametrach związanych z odzyskiem ciepła. Zwróćmy uwagę, że wielu producentów podaje teoretyczną sprawność, która obliczana jest w warunkach idealnych. Pomiary mogą być na przykład wykonane w laboratorium, gdzie zapewnia się minimalny przepływ powietrza przez wymiennik. Porównajmy zatem wartość odzysku ciepła, która podawana jest przez producenta z wartością wynikającą z pracy centrali w innych trybach.

Damian Żabicki

Fot. 10 Rekuperator MISTRAL GEO 400 EC przeznaczony jest do wentylacji obiektów użyteczności publicznej i domów jednorodzinnych, w których system wentylacji współpracuje z gruntowym wymiennikiem ciepła GWC.

Fot. 11 Rekuperator MISTRAL P 800 przeznaczony jest do wentylacji obiektów użyteczności publicznej i większych domów jednorodzinnych o powierzchni do 400 m2. Centrala przystosowana jest do montażu w przestrzeni sufitu podwieszanego.