Nowoczesny rekuperator: działanie, rodzaje wymienników, sterowanie
Dzięki zastosowaniu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, można obniżyć wydatki na ogrzewanie domu i oddychać we wnętrzach czystym powietrzem. Do tego jest potrzebny rekuperator.
Nowoczesne rekuperatory to urządzenia, które muszą spełniać wymogi energooszczędności. Muszą być zaopatrzone w etykiety energetyczne, na których jest określona ich klasa efektywności energetycznej. Żeby rekuperator mógł uzyskać najwyższą klasę energetyczną A+, musi mieć precyzyjniejsze sterowanie z wykorzystaniem dodatkowych czujników CO2 i/lub wilgoci. Na etykiecie znajdziemy także informacje o wydajności rekuperatora oraz poziomie mocy akustycznej.
Ważnym parametrem opisującym pracę i skuteczność rekuperatora jest sprawność odzysku ciepła (temperaturowa), czyli wielkość wskazująca, jaki procent ciepła zawartego w powietrzu usuwanym z budynku może zostać odzyskany i wykorzystany do podgrzania powietrza nawiewanego. Ten parametr jest mocno powiązany z rodzajem zastosowanego w rekuperatorze wymiennika ciepła, odpowiedzialnego za odbieranie energii cieplnej z wywiewanego powietrza i wykorzystywanie jej do podgrzewania powietrza czerpanego z zewnątrz.
Rodzaje wymienników w nowoczesnych rekuperatorach
Najprostsze i najtańsze rozwiązanie to wymiennik krzyżowy, w którym strumienie powietrza pobieranego z zewnątrz i usuwanego z budynku przepływają na przemian kanałami stworzonymi przez równolegle ułożone metalowe płyty. Powietrze zimne i ciepłe nie kontaktują się bezpośrednio ze sobą, ale przez kontakt z ciepłą płytą (ogrzaną przez wywiewane powietrze) zimne powietrze jest podgrzewane.
Zaletą rekuperatorów z wymiennikami krzyżowymi jest ich prosta konstrukcja. Wadą jest podatność na szronienie już przy temperaturze -5°C.
Drugim minusem wymienników krzyżowych jest niska sprawność temperaturowa, która nie przekracza 75%. Na rynku jest wiele znacznie efektywniejszych urządzeń.
Wymiennik przeciwprądowy (lub krzyżowo-przeciwprądowy) to udoskonalona wersja krzyżowego. Powietrze zimne i ciepłe przepływa obok siebie w przeciwnych kierunkach, a nie w tym samym, jak w wymienniku krzyżowym. Dzięki temu powietrze zimne na końcowym odcinku wymiennika ogrzewa się od najcieplejszego powietrza wywiewanego. Wymienniki przeciwprądowe osiągają najwyższą sprawność temperaturową - nawet ponad 90%.
Dostępne są również rekuperatory z wymiennikiem przeciwprądowym entalpicznym, czyli z odzyskiem wilgoci. Są one wyposażone w membranę polimerową. Taki wymiennik działa podobnie jak membrana w odzieży górskiej - nie przepuszcza wody i powietrza, ale przepuszcza parę wodną. Blokuje także przenikanie zapachów, bakterii czy zarodników.
Rekuperator z wymiennikiem obrotowym (bębnowym) ma ruchomy wymiennik w postaci bębna wykonanego z ażurowej masy akumulującej ciepło z powietrza wywiewanego. W takim wymienniku powietrze zużyte częściowo miesza się z powietrzem świeżym, przez co pewna ilość zanieczyszczeń może wracać do wnętrz.
Zaletą wymienników obrotowych jest zdolność do odzyskiwania wilgoci z powietrza wywiewanego.
Wymiennik obrotowy jest odporny na działanie niskiej temperatury, a w jego wnętrzu nie osadza się szron, więc nie jest potrzebny system zabezpieczający przed zamarznięciem. Sprawność rekuperatorów z wymiennikiem obrotowym jest mniejsza niż 90%.
Nowoczesny rekuperator: jakie ma filtry
Filtry są umieszczone przy otworze nawiewnym i wywiewnym rekuperatora. Mogą mieć różną budowę i klasę oczyszczania. Popularne są filtry plisowane z włóknin z tworzyw sztucznych, które przy małej powierzchni własnej mają dużą powierzchnię filtracji. Filtry wyższej klasy są przydatne na nawiewie, ale w wielu rekuperatorach stosuje się takie same filtry w obu miejscach.
Podstawowe oczyszczenie powietrza z większych cząstek kurzu i pyłu zapewniają filtry wstępne klasy G4 (lub M5), które zatrzymują 50-90% takich cząstek (75% cząstek stałych PM10). Filtry tej klasy są w standardowym wyposażeniu wielu rekuperatorów. Stosuje się je na nawiewie i wywiewie.
Żeby lepiej oczyścić powietrze wprowadzane do budynku, warto zastosować filtr klasy F7 (nazywany przeciwpyłkowym), który zatrzymuje 90-95% pyłu PM10, 80-85% pyłu PM2,5 oraz 70-75% najdrobniejszego pyłu PM1.
W niektórych opisach rekuperatorów można znaleźć klasyfikację filtra ISO coarse z wielkością podaną w procentach. Jest to opis zgodny z nową normą ISO 16890. Są to tak zwane filtry zgrubne testowane dla pyłków PM10. Wielkość podana w procentach określa, jaka jest ich wydajność.
Jeszcze lepsze osiągi mają filtry klasy F9, nazywane też antysmogowymi, w które można doposażyć urządzenie.
Regularna wymiana filtrów to podstawowy zabieg wchodzący w zakres obsługi rekuperatora. Zaleca się to robić co 3-6 miesięcy. Nowoczesne rekuperatory mają czujniki informujące o tym, że filtr jest brudny i czas go wymienić.
Rekuperator a poziom hałasu
Rekuperator jest zwykle ulokowany w pomieszczeniu technicznym, więc nawet jeśli emituje jakieś dźwięki, nie powinny one przeszkadzać mieszkańcom. Poziom hałasu może być określony na dwa sposoby, jako moc akustyczna lub ciśnienie akustyczne. Producenci podają różne dane, nie ma w tym konsekwencji, więc porównywanie tych danych jest bezcelowe.
Informacja o wielkości emitowanego przez urządzenie ciśnienia akustycznego powinna być podana wraz z odległością (od 1 do 5 m) od źródła dźwięku, w jakiej zostało zmierzone. Ciśnienie akustyczne zawsze będzie mniejsze niż moc akustyczna, ponieważ jest mierzone w uwzględnieniem dodatkowych czynników.
Wentylatory w rekuperatorze
W rekuperatorach są wentylatory wywiewny i nawiewny, których zadaniem jest wprawienie powietrza w ruch i wymuszenie przepływu. Powszechnie wykorzystuje się wentylatory z silnikami stałoprądowymi typu EC (komutowane elektronicznie) o niskim poziomie emisji hałasu. Praca wentylatorów jest sterowana automatycznie – elektronicznie sterowniki kontrolują układ regulacji obrotów, który jest w sposób optymalny dopasowywany do wymaganych przepływów powietrza przez ograniczanie prędkości obrotowej. Czujniki sterują włączaniem lub wyłączaniem wentylatorów w odpowiednim momencie, tak żeby działanie rekuperatora było maksymalnie precyzyjne.
Ochrona przed zamarzaniem
Centrala wentylacyjna czerpie zimne powietrze z dworu, dlatego zimą może wystąpić problem z zamarzaniem wymiennika. Producenci stosują wiele rozwiązań mających zapobiegać temu zjawisku. Przy bardzo niskiej temperaturze może okresowo wyłączać się wentylator nawiewu, ale to zatrzymuje wentylację.
Popularne jest stosowanie dodatkowej nagrzewnicy wstępnie podgrzewającej powietrze pobierane z zewnątrz, jednak wiąże się to z dodatkowym poborem energii elektrycznej potrzebnej do jej zasilania.
Przeczytaj też:
Jaki rekuperator do rekuperacji zdecentralizowanej? >>>
Producenci starają się stosować nagrzewnice modulowane, włączające się tylko w minimalnym wymiarze czasu, tak żeby zredukować dodatkowy pobór energii. Innym rodzajem techniki antyzamarzaniowej może być skierowanie do wymiennika ciepłego powietrza z wnętrza za pomocą dodatkowej przepustnicy kanałowej.
By-pass
Rekuperacja jest wykorzystywana w miesiącach zimnych i chłodnych. Latem nie jest potrzebna. Dlatego centrale wentylacyjne z wymiennikiem ciepła mają wbudowany tak zwany by-pass, czyli jego obejście. To dodatkowy kanał, którym powietrze jest przesyłane latem, z pominięciem wymiennika. Kanał otwiera i zamyka dodatkowa przepustnica. Jej działanie może być skokowe albo modulowane, bardziej płynne.
Obejście nie jest potrzebne w rekuperatorze z wymiennikiem obrotowym ze względu na inny sposób jego działania. Warto zwrócić uwagę, czy by-pass stanowi pełne obejście wymiennika. W niektórych konstrukcjach może być tak, że powietrze przepływa jednocześnie przez obejście i wymiennik, co nie jest tak efektywne, jak pełny by-pass.
Polecany artykuł:
Nowoczesne sterowanie rekuperatorem
Rekuperatory są wyposażone w elektroniczne systemy sterowania, które w połączeniu z czujnikami jakości powietrza i jego przepływu pozwalają dokładnie dopasować pracę urządzenia do potrzeb w danej chwili. Do ustawienia parametrów pracy centrali wentylacyjnej może służyć moduł z przyciskami albo wyświetlacz dotykowy zainstalowany na urządzeniu bądź na ścianie. Najnowocześniejsze centrale mają moduł wi-fi do łączenia z Internetem. Aplikacje producentów pobrane na smartfon pokazują stan urządzenia, wszelkie parametry i tryb pracy. Zapis danych w chmurze pozwala również na zdalne serwisowanie rekuperatora przez instalatora lub serwis producenta.
Producenci oferują zwykle klientom do wyboru kilka wersji sterownika zapewniających różne możliwości sterowania.
