Ile naprawdę energii zużywa rekuperator? - przewaga periodycznych wymienników ciepła nad konkurencją

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, potocznie nazywana rekuperacją, powoli staje się standardem w obiektach mieszkalnych. Korzyści płynące ze stosowania w domu systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła to przede wszystkim:
 

• zdrowe, higieniczne środowisko, wolne od chorobotwórczych bakterii, roztoczy oraz pyłów zawieszonych wchodzących w skład smogu;
• zwiększenie efektywności energetycznej budynku dzięki zastosowaniu wysokosprawnego odzysku ciepła, pozwalającego na obniżenie zużycia energii o ok. 40%.

Należy przy tym pamiętać, iż centrala wentylacyjna, podobnie jak inne urządzenia domowe tj. lodówka, pralka, telewizor, jest urządzeniem, które sezonowo zużywa pewną ilość energii elektrycznej. W standardowej centrali wentylacyjnej wyposażonej w przeciwprądowy wymiennik ciepła, głównym źródłem zużycia energii elektrycznej są:

• wentylatory zmiennoprądowe wraz z systemem automatyki, odpowiedzialne za zapewnienie odpowiedniej, projektowej wartości przepływu powietrza przez system wentylacyjny,

• nagrzewnica wstępna, służąca do ochronny wymiennika przeciwprądowego przed oblodzeniem w wypadku niskich temperatur zewnętrznych.

Prześledźmy obliczenia całkowitego zużycia energii elektrycznej przez standardowy typ rekuperatora oraz generowaną przez niego oszczędność energii w porównaniu do innowacyjnego rozwiązania firmy Frapol sygnowanego pod znakiem OnyX PREMIUM.

Dane do obliczeń zużycia energii elektrycznej oraz oszczędności energii

Architektura oraz struktura budynku

Powierzchnia - 180 [m²]
Kubatura – 620 [m³]
Ilość użytkowników – 5 [os]
Miejscowość: Kraków
Strefa klimatyczna: III, obliczeniowa temperatura zewnętrzna – tz= 20°C

Rzut Parteru                                                         Rzut Piętra

System wentylacyjny z odzyskiem ciepła oraz źródło ciepła obiektu

Bilans powietrza (projektowe warunki pracy) oraz wymagany spręż dyspozycyjny:

I) okres przebywania użytkowników w budynku (godz: 16-7)

II) tryb ,,wyjście” – okres nieprzybywania użytkowników w domu (godz: 7-16)

• źródło ciepła – kocioł gazowy kondensacyjny nisko temperaturowy o sprawności 90%,
• koszt gazu – 1,30 zł/m³,
• koszt 1kWh energii elektrycznej – 0,55 zł/kWh.

Dane meteorologiczne

Liczba godzino-stopni występowania temperatury zewnętrznej określona została na podstawie danych statystycznych udostępnionych na stronie internetowej Ministerstwa Transportu i Gospodarki Morskiej. Temperatura graniczna ogrzewania budynku (temperatura, przy której następuje wyłączenie źródła ciepła) - 12°C.
 

Ilość godzino-stopni występowania temperatury zewnętrznej w okresie grzewczym

Warianty instalacyjne

a. Wariant standardowy

W powszechnie stosowanych centralach wentylacyjnych – rekuperatorach, przy niskich temperaturach zewnętrznych (ok -3°C), gdy temperatura powietrza po stronie wyrzutowej wymienników rekuperacyjnych kształtuje się w okolicach 0-3°C, występuje bardzo wysokie prawdopodobieństwo oblodzenia wymiennika ciepła, skutkujące znacznym, lub nawet całkowitym spadkiem sprawności odzysku ciepła [rys. 1]

Rys. 1 – Widok zaszronionego wymiennika ciepła

Tradycyjnie, procedura anty-zamrożeniowa, polega na zmianie prędkości wentylatora wywiewnego względem nawiewnego oraz aktywacji nagrzewnicy wstępnej [rys. 2], która dla rekuperatora o wydatku 350-400 m³/h posiada w większości przypadków moc 1000W, czyli blisko pięciokrotnie wyższą! od maksymalnej mocy zainstalowanych wentylatorów w typowej jednostce.

Rys. 2

b. Wariant energooszczędny – Frapol OnyX Premium

Centrale wentylacyjne firmy Frapol, linii OnyX Premium, w odróżnieniu od standardowych rekuperatorów, wyposażone są w periodyczne wymienniki ciepła [rys. 3]. Konieczność instalowania nagrzewnicy wstępnej w celu zapobiegania szronieniu i zamarzaniu płyt wymiennika przeciwprądowego, została w nich całkowicie wyeliminowana. Dodatkowo, w odróżnieniu od standardowego typu rekuperatorów, cechują się one wyższą średnio sezonową sprawnością odzysku ciepła, niższą głośnością oraz odzyskiem wilgoci, które w zasadniczy sposób eliminuje zjawisko wysuszania budynku w okresach grzewczych.

Rys. 3

Porównanie

a. Rozkład sezonowego zużycia energii elektrycznej w centrali wentylacyjnej

b. Sezonowe oszczędności w zużyciu gazu oraz kosztach ogrzewania wskutek zastosowania systemów wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w różnych wariantach

Podsumowanie

Powyższe dane i zestawienie wyników pozwalają na jednoznaczne stwierdzenie, iż standardowe centrale wentylacyjne wyposażone w nagrzewnicę wstępną zauważalnie obniżają sezonowe oszczędności zarówno energii jak i kosztów w skutek inwestycji w system wentylacji mechanicznej.

Rozwiązanie zastosowane w rekuperatorach OnyX Premium wyposażonych w wymiennik periodyczny, stanowi podręcznikowy przykład energooszczędnej centrali wentylacyjnej, której sprawność odzysku ciepła nie jest w żaden sposób zakłócana brakiem elektrycznej nagrzewnicy wstępnej, będącej przyczyną zużycia zwiększonych ilości energii elektrycznej.