Jakie uwarunkowania i parametry techniczne powinien brać pod uwagę projektant, dobierając urządzenie do odzysku ciepła, aby uzyskać jak największe oszczędności energetyczne?
Oszczędności energetyczne zależą od optymalnie zaprojektowanej i wykonanej instalacji oraz od parametrów technicznych centrali klimatyzacyjnej czy wentylacyjnej.
Celem ich uzyskania konieczne jest prawidłowe rozpoznanie zapotrzebowania na ilość świeżego powietrza, określenie zysków ciepła dla lata i potrzeb grzewczych, a także optymalna organizacja przepływów powietrza wentylacyjnego oraz adaptatywna automatyka sterująca.
W przypadku potrzeby chłodzenia z wykorzystaniem central wentylacyjnych należy określić, jak proces chłodzenia będzie realizowany; czy uwzględniamy np. akumulację cieplną pomieszczeń, czy moc chłodniczą określamy tylko na podstawie maksymalnych chwilowych zysków ciepła. W pewnych warunkach na przykład możliwe jest chłodzenie ciągłe (24h) z wykorzystaniem źródła chłodu „biernego” o relatywnie mniejszej mocy (dolne źródła pomp ciepła, gruntowe powietrzne wymienniki ciepła). Możliwe jest wtedy dostarczenie nawet ilości 70–80% prawie „darmowego” chłodu i tylko pozostałe 20–30% poprzez sprężarkowe układy chłodnicze. Należy wziąć pod uwagę efektywność energetyczną urządzenia chłodniczego dla zadanych temperatur parowania i skraplania.
Odzysk ciepła z powietrza usuwanego (rekuperacja) w okresie grzewczym zmniejsza zużycie energii grzewczej na cele wentylacyjne. Dobór odpowiedniego rodzaju wymiennika ciepła dla konkretnego układu jest kwestią kluczową. Podstawowym parametrem określającym efektywność odzysku ciepła central wentylacyjnych jest „temperaturowa sprawność odzysku ciepła”. Zawsze powinna być podana charakterystyka w formie wykresu, określająca sprawność odzysku w funkcji ilości powietrza. Dodatkowo powinny być podane parametry takie jak: temperatura i wilgotność względna obu strumieni oraz stosunek ilości powietrza nawiewanego do wywiewanego. Jest to niezwykle ważne, ponieważ w zależności od parametrów powietrza (szczególnie wywiewanego) sprawność temperaturowa może się zmieniać od np. 30% do nawet 98%! Podanie przez producenta tylko jednej wartości, np. 90%, jest niewystarczające.
W przypadku central z wymiennikiem (rekuperatorem) płytowym bardzo ważna jest efektywna praca urządzenia podczas mrozów. Układy zapobiegające zamarzaniu wymienników ciepła zawsze powodują albo okresowe zmniejszanie sprawności odzysku ciepła (by-pass, wyłączanie nawiewu), albo znaczne nakłady energetyczne na podgrzanie powietrza dolotowego. Niewielu producentów podaje tzw. współczynniki szronienia dla swoich urządzeń, na podstawie których można określić efektywność odzysku ciepła podczas mrozów. Tak więc wpływ warunków klimatycznych na efektywność energetyczną jest znaczny. Zastosowanie gruntowych wymienników ciepła do podgrzewania powietrza w zimie eliminuje efekt szronienia oraz podnosi sprawność temperaturową całego układu. Należy w bilansie uwzględnić koszt dodatkowej energii elektrycznej wentylatora nawiewnego, potrzebnej do tłoczenia powietrza przez GWC. Dodatkowo na zmniejszenie efektywności odzysku ciepła może mieć wpływ obecność kondensatu w wymienniku (rekuperatorze). Szczególnie wysokosprawne wymienniki przeciwprądowe o strukturze „kanalikowej” są na to podatne.
Bardzo ważnym, często pomijanym przy doborze urządzeń parametrem są straty ciśnienia (opory hydrauliczne) na wymiennikach ciepła. Wartość tych strat ma bezpośredni wpływ na sprawność energetyczną wentylatorów centrali, czyli tzw. współczynnik SFP.
Na efektywną pracę istotny wpływ ma czystość powierzchni płyt samego wymiennika. Osadzające się zabrudzenia utrudniają proces przejmowania ciepła. Szybkość, z jaką dochodzi do istotnego zabrudzenia wymiennika, zależy od klasy filtrów powietrza oraz środowiska pracy. Zawsze należy sprawdzić, czy producent podaje sposób okresowego czyszczenia wymiennika. Płyty niektórych wymienników łatwo ulegają deformacji, a to zawsze zmniejsza sprawność odzysku ciepła. Inne wymienniki można z kolei stosunkowo łatwo demontować i myć wodą nawet pod ciśnieniem. Na przykład odzysk ciepła z powietrza przemysłowych okapów kuchennych możliwy jest tylko niektórymi wymiennikami.
Bardzo ważna jest lokalizacja central rekuperacyjnych. Nie wszystkie centrale mogą być montowane w niskich temperaturach. Niewystarczająca izolacja termiczna może wpływać na obniżenie sprawności odzysku ciepła, a brak odpowiednich zabezpieczeń przeciw zamarzaniu kondensatu może nawet doprowadzić do uszkodzeń wewnętrznych.
mgr inż. Krzysztof Ćwik
