Nowe rozwiązania i dobór rekuperatorów Cz. 1.
Ocena użytkowników: / 1
SłabyŚwietny 
Data dodania: 02.05.2016

W związku z rosnącymi kosztami energii, konieczne jest poszukiwanie sposobów wykorzystania energii zawartej w powietrzu usuwanym z pomieszczeń wentylowanych do częściowej zmiany parametrów powietrza zewnętrznego. W tym celu wykorzystuje się wymienniki do odzysku ciepła. Urządzenia te pozwalają na przekazanie energii cieplnej ze strumienia wywiewanego do strumienia powietrza zewnętrznego przed procesem obróbki w urządzeniu wentylacyjnym, co pozwala znacząco zaoszczędzić koszty eksploatacyjne systemów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.

 

 

 

Obecnie instalacje klimatyzacyjne i wentylacyjne są szeroko stosowane, zarówno w obiektach przemysłowych, gdzie mają za zadanie spełnić odpowiednie warunki dla procesu produkcyjnego, jak i w obiektach przeznaczonych na cele bytowe, gdzie głównym zadaniem jest zapewnienie użytkownikom warunków komfortu cieplnego. Szczególną uwagę poświęca się sektorowi budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, jako znacznemu odbiorcy energii pierwotnej.

 

Nowoczesne budownictwo cechuje się dużą szczelnością przegród zewnętrznych i okien. W związku z tym, w celu zapewnienia niezbędnej ilości świeżego powietrza użytkownikom pomieszczeń, powszechne staje się stosowanie wentylacji mechanicznej. Przy wyborze systemu napowietrzania warto wybrać rozwiązanie optymalne, zarówno pod względem kosztów, oszczędności energii, jak również rzeczywistej wydajności. Jedną z sił napędzających zmiany na rynku energetycznym jest trend ku rozwiązaniom mającym na celu ochronę środowiska naturalnego. Głównie podejmuje się próby ograniczenia emisji szkodliwych substancji powstających podczas procesu spalania paliw kopalnych. Istotnym czynnikiem determinującym takie działanie są również akty prawne i umowy międzypaństwowe (np. Protokół z Kioto obowiązujący do 2012 roku i przedłużony przez część państw do 2020 oraz jego poprawka Doha Amendment oczekująca na ratyfikację). Polska jako członek Unii Europejskiej zobowiązała się do dostosowania swojej polityki do przyjętego Pakietu klimatyczno-energetycznego (cel potocznie określany jako 3 razy 20% na 2020).

 

W obecnych czasach nie tylko względy ekonomiczne i ekologiczne oraz zalecenia projektantów wymuszają stosowanie układów do odzysku ciepła w instalacjach wentylacyjnych. Zmieniające się wraz z postępem technologicznym przepisy spowodowały, że stosowanie odzysku energii stało się koniecznością. Obecnie obowiązek stosowania energooszczędnych rozwiązań w układach wentylacyjno-klimatyzacyjnych określają dwa akty prawne:

  • Dyrektywa UE z dnia 1 stycznia 2009 r., która wprowadza pośrednio obowiązek poszanowania energii poprzez określenie klas energetycznych budynków;
  • Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

 

Do dnia 6 listopada 2008 r. stosowanie odzysku ciepła było obligatoryjne przy wartości strumienia powietrza na poziomie 10 000 m3/h. Aktualne przepisy wymuszają obowiązek stosowania odzysku energii w układach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej lub klimatyzacji komfortowej już od wartości strumienia 500 m3/h.

 

 

Odzysk energii z powietrza wywiewanego

 

Ideę systemu wentylacji z odzyskiem ciepła przedstawia rysunek 1. Główną częścią całego układu wentylacji mechanicznej jest centrala z umieszczonym w niej wymiennikiem ciepła. Od centrali po całym budynku rozprowadzone się kanały nawiewne i wyciągowe. Centralę w domach jednorodzinnych najczęściej montuje się na poddaszu, czasem w kotłowni czy garażu. W przypadku dużych budynków mieszkalnych, czy też użyteczności publicznej centrala zazwyczaj lokowana jest w oddzielnym pomieszczeniu maszynowni lub na dachu. Wybierając miejsce na posadowienie centrali, należy pamiętać, że powinno ono umożliwiać dobry dostęp, w celu np. czyszczenia fi ltrów, co wykonuje się przynajmniej dwa razy do roku. Centrala powinna być zamontowana w miejscu posiadającym możliwość odprowadzenia skroplin z wymiennika do kanalizacji.

 

 

2016 4 89 1

Rys. 1. Instalacja wentylacyjna z odzyskiem ciepła na przykładzie domu jednorodzinnego: na niebiesko nawiew, na czerwono kanały wywiewne (dreamstime.com)

 

 

Przykładowa centrala z wymiennikiem do odzysku ciepła zaprezentowana jest na rysunku 2. Wentylator zasysa powietrze zewnętrzne, które przechodzi przez fi ltr, następnie dostaje się do wymiennika krzyżowego, gdzie ogrzewa się bądź ochładza, w zależności od pory roku, a następnie jest dostarczane do pomieszczeń. Za usuwanie powietrza odpowiada wentylator wywiewny. Strumień powietrza wywiewanego przed przejściem przez wymiennik jest filtrowany, a następnie usuwany poza system. 

 

 

2016 4 90 1

Rys. 2. Centrala z wymiennikiem do odzysku ciepła (EkoZefi r Rk-150-SP)

 

 

Obecnie producenci urządzeń przeznaczonych do odzysku ciepła stosowanych w systemach wentylacji i klimatyzacji oferują szeroki zakres komponentów służących do jego realizacji. Najbardziej istotnymi czynnikami determinującymi wybór danego sposobu odzysku ciepła są:

  • koszty zakupu i eksploatacji,
  • sprawność urządzeń,
  • zakres warunków pracy, do jakich dane rozwiązanie zostało przewidziane.

 

Stąd należy uwzględnić wielkość i przeznaczenie systemu wentylacji lub klimatyzacji, dla którego dobrany będzie układ odzysku ciepła, parametry i natężenie przepływu uzdatnianego powietrza oraz rodzaj i stopień zanieczyszczenia strumienia powietrza wywiewanego. Ponadto ważna jest również możliwość zabudowy dobranego zespołu w istniejącym lub nowoprojektowanym obiekcie.

 

Ze względu na powszechnie istniejący na rynku trend związany ze stale postępującym udoskonalaniem wymienników ciepła, nowoczesne wymiennik do odzysku ciepła zazwyczaj są wyposażane w elementy ożebrowane (rys. 3.). Takie rozwiązania pozwalają na uzyskanie odpowiednio wyższej trwałości konstrukcji wymiennika, a także pozwalają na podwyższenie skuteczności wymiany ciepła ze względu na zwiększenie powierzchni kontaktu. 

 

 

Wymienniki rekuperacyjne

(...)

 

Porównanie sposobów odzysku ciepła 

 

Wybór systemu odzysku ciepła powinien być zawsze poprzedzony szczegółową analizą techniczną oraz ekonomiczną. Należy pamiętać, że oprócz wymiennika o określonej konstrukcji i technologii przekazywania energii, wymagane jest odpowiednie prowadzenie przewodów wentylacyjnych oraz system regulacyjny i sterujący. Każde zastosowanie układu odzysku ciepła powoduje wzrost kosztów inwestycyjnych, dlatego podjęcie decyzji o wyborze danego rozwiązania nie jest proste. Wymagania stawiane na ogół przez inwestora dotyczą ceny zakupu, w drugiej kolejności zaś kosztów eksploatacji i konserwacji danego układu oraz pewności i skuteczności działania. Wady i zalety różnych form odzysku ciepła przedstawia tabela 1. [2].

 

 

2016 4 92 1

 

 

Zamarzanie rekuperatorów

(...)

 

Wpływ pracy w warunkach bezpiecznych na efektywność energetyczną

 

(...)

 

Podsumowanie

 

Odzysk ciepła jest obecnie koniecznością, zarówno ze względów na oszczędności energetyczne jak i wymogi prawne. Zastosowanie konkretnego rozwiązania odzysku ciepła musi być poprzedzone odkładaną analiza techniczno – ekonomiczną. Bardzo istotnym czynnikiem mającym wpływ na pracę wymienników rekuperacyjnych jest problem powstawania szronu w kanałach powietrza wywiewanego.

 

Na szronienie wymienników rekuperacyjnych wpływ ma wiele istotnych czynników, przede wszystkim temperatura i wilgotność powietrza nawiewanego oraz sprawność wymiennika. Najwyższe ryzyko szronienia występuje dla warunków komfortu cieplnego w okresie zimowym. By-pass nie jest skutecznym zabezpieczeniem przed szronieniem wymiennika, zwłaszcza w warunkach, przy których ryzyko szronienia jest największe, w takich sytuacjach niezbędne jest zastosowanie nagrzewnicy wstępnej. Czasami uzasadnione może być zastosowanie wymiennika o niższej sprawności w celu obniżenia kosztów eksploatacyjnych systemu (mniejsza moc nagrzewnicy wstępnej).

 

 

mgr inż. Demis PANDELIDIS
Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa,
Gazownictwa i Ochrony Powietrza,
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Wrocławska

 


dr inż. Krzysztof RAJSKI
Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa,
Gazownictwa i Ochrony Powietrza,
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Wrocławska

 

 

 

LITERATURA

[1] JEDLIKOWSKI A.: Wymiana ciepła w wymiennikach krzyżowych w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych z odzyskiem ciepła z powietrza wywiewanego (Rozprawa doktorska). Politechnika Wrocławska. 2012.

[2] ANISIMOV S., PANDELIDIS D.: Odzysk ciepła w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Cz. 1. Chłodnictwo & Klimatyzacja. 2013. s. 60–66.

[3] ANISIMOV S., JEDLIKOWSKI A., PANDELIDIS D.: Performance analysis and safe operating conditions for the cross-flow heat exchanger used for energy recovery from exhaust air in ventilation systems. International Journal of Heat and mass Transfer (2015). In press.

[4] ANISIMOV S., JEDLIKOWSKI A., PANDELIDIS D.: Energooszczędność w systemach wentylacji i klimatyzacji. Forum Wentylacja 2014 – Salon Klimatyzacja 2014. Międzynarodowa Wystawa Techniki Wentylacyjnej, Klimatyzacyjnej i Chłodniczej. Materiały seminaryjne. Stowarzyszenie Polska Wentylacja. s. 100–116.

[5] PANDELIDIS D., JEDLIKOWSKI A., KARPUK M.: Zamarzanie rekuperacyjnych wymienników ciepła – cz. 2. Rynek Instalacyjny. 2015. nr 7–8.

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2016

  • Pompy ciepła 2014

  • Pompy ciepła 2012

  • Pompy ciepła 2013

  • Termografia w podczerwieni 2009

  • Pompy ciepła 2010

  • Pompy ciepła 2011

 

 

  02 ss2  omii   kig 134x45 left  

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.