Głównym argumentem przemawiającym za zastosowaniem centrali wentylacyjnej z odzyskiem są oszczędności, jakie ten odzysk daje.
Niestety dla większości inwestorów rekuperator to tylko i wyłącznie remedium na koszty ogrzewania.
Kiedy więc słyszą, że w centrali wentylacyjnej jest oddzielna nagrzewnica, są lekko zdziwieni.
A fakt, że ta nagrzewnica jest elektryczna, działa na nich jak płachta na byka.
No bo czy musi tam być ta nagrzewnica?
Niestety dla większości inwestorów rekuperator to tylko i wyłącznie remedium na koszty ogrzewania.
Kiedy więc słyszą, że w centrali wentylacyjnej jest oddzielna nagrzewnica, są lekko zdziwieni.
A fakt, że ta nagrzewnica jest elektryczna, działa na nich jak płachta na byka.
No bo czy musi tam być ta nagrzewnica?
Ulotki producentów central wentylacyjnych są pełne procentów i sprawności – 90%, 99%, 99,99%.
Niedługo sprawność central wentylacyjnych będzie tak podawana, jak przy kotłach kondensacyjnych, np. 111%.
Żeby zrozumieć te procenty i zyski trzeba odwołać się do praw fizyki i ekonomii.
W sieci jest masa opracowań techniczno-ekonomicznych, udowadniających w mniej lub bardziej naukowy sposób zalety odzysku ciepła.
Język tych opracowań jest jednak taki, że przeciętny Kowalski, nic z tego nie rozumie.
Przecież nie musi mieć wykształcenia technicznego, a z fizyką miał kontakt lata wstecz, w szkole podstawowej lub średniej.
Niedługo sprawność central wentylacyjnych będzie tak podawana, jak przy kotłach kondensacyjnych, np. 111%.
Żeby zrozumieć te procenty i zyski trzeba odwołać się do praw fizyki i ekonomii.
W sieci jest masa opracowań techniczno-ekonomicznych, udowadniających w mniej lub bardziej naukowy sposób zalety odzysku ciepła.
Język tych opracowań jest jednak taki, że przeciętny Kowalski, nic z tego nie rozumie.
Przecież nie musi mieć wykształcenia technicznego, a z fizyką miał kontakt lata wstecz, w szkole podstawowej lub średniej.
Temat ten intrygował mnie dość długo. Nawet kilka miesięcy temu obiecałem w jednym z komentarzy, że napiszę kilka słów.
A więc do rzeczy. (proszę tylko by profesorowie katedr ogrzewnictwa i wentylacji nie traktowali tego postu jak sprawdzianu)
A więc do rzeczy. (proszę tylko by profesorowie katedr ogrzewnictwa i wentylacji nie traktowali tego postu jak sprawdzianu)
Co to jest ten odzysk ciepła i te 99 procentowe sprawności?
Wyobraźmy sobie wymiennik ciepła w centrali wentylacyjnej, w postaci płyty z metalowej blachy.
Po jednej stronie wpływa na wymiennik zimne powietrze świeże, które ma -20 stopni, a po drugiej stronie, wpływa na niego powietrze zużyte z domu, które ma +20 stopni.
Co się stanie?
Wydaje się to oczywiste. To zimne powietrze się ogrzeje, a to ciepłe się ochłodzi.
Ale do jakich temperatur? No właśnie.
Po jednej stronie wpływa na wymiennik zimne powietrze świeże, które ma -20 stopni, a po drugiej stronie, wpływa na niego powietrze zużyte z domu, które ma +20 stopni.
Co się stanie?
Wydaje się to oczywiste. To zimne powietrze się ogrzeje, a to ciepłe się ochłodzi.
Ale do jakich temperatur? No właśnie.
Ciepło przepływa z ciała o wyższej temperaturze do niższej. W drugą stronę nie da rady.
Tak więc w najlepszym wypadku, z jednego strumienia powietrza do drugiego, przejdzie cała możliwa do przejścia ilość ciepła i dojdzie do zrównania temperatur.
Dostaniemy więc (w uproszczeniu) 0 stopni.
I będzie to oznaczało, że nasz wymiennik ma sprawność 100%.
Tak więc w najlepszym wypadku, z jednego strumienia powietrza do drugiego, przejdzie cała możliwa do przejścia ilość ciepła i dojdzie do zrównania temperatur.
Dostaniemy więc (w uproszczeniu) 0 stopni.
I będzie to oznaczało, że nasz wymiennik ma sprawność 100%.
Sprawność określana jest tutaj jako stosunek różnic temperatur, które uzyskujemy, do tych które możemy uzyskać. Możemy, a nie chcemy!!!
Niestety wielu klientów czy nawet sprzedawców i handlowców sprawność np. 90% tłumaczy sobie w ten sposób, że te 20 stopni mnoży razy 90% i otrzymuje 18 stopni.
Jeszcze inni te 90% mnożą razy różnicę temperatur 40 stopni.
Zupełne nieporozumienie.
Niestety wielu klientów czy nawet sprzedawców i handlowców sprawność np. 90% tłumaczy sobie w ten sposób, że te 20 stopni mnoży razy 90% i otrzymuje 18 stopni.
Jeszcze inni te 90% mnożą razy różnicę temperatur 40 stopni.
Zupełne nieporozumienie.
Sprawność pomierzona czy określona w oparciu o pomiar temperatury, to tzw. sprawność temperaturowa. Ciepło kojarzy nam się głównie właśnie z temperaturą.
Jednak sprawność temperaturowa, tylko częściowo obrazuje to, co dzieje się naszymi strumieniami powietrza.
Jednak sprawność temperaturowa, tylko częściowo obrazuje to, co dzieje się naszymi strumieniami powietrza.
W pełni oddaje to tzw. sprawność entalpii – piękne słowo cokolwiek ono nie znaczy:))
Co to jest ta entalpia? To inaczej ciepło zawarte w powietrzu.
Otóż powietrze to mieszanina samego suchego powietrza i wody w postaci pary wodnej.
To ile tej pary jest w powietrzu, zależy między innymi od jego temperatury.
Tak więc ogrzewając czy chłodząc powietrze, ogrzewamy/chłodzimy samo powietrze i wodę w nim zawartą.
Jak wiemy, woda ma bardzo duże ciepło właściwe, dlatego też potrzebujemy innej ilości ciepła (więcej) dla ogrzania wody, a innej dla ogrzania samego powietrza.
Otóż powietrze to mieszanina samego suchego powietrza i wody w postaci pary wodnej.
To ile tej pary jest w powietrzu, zależy między innymi od jego temperatury.
Tak więc ogrzewając czy chłodząc powietrze, ogrzewamy/chłodzimy samo powietrze i wodę w nim zawartą.
Jak wiemy, woda ma bardzo duże ciepło właściwe, dlatego też potrzebujemy innej ilości ciepła (więcej) dla ogrzania wody, a innej dla ogrzania samego powietrza.
Ciepło jakie dostarczamy do powietrza w części zmieni jego temperaturę jako całości, a w części zmieni temperaturę wody w nim zawartej (np. woda przejdzie w parę lub para się skropli)
Ta część ciepła, która zmienia temperaturę powietrza – to ciepło jawne.
Ta część ciepła, która zmienia wodę w parę i odwrotnie – to ciepło utajone.
A jedno i drugie ciepło do kupy – to ciepło całkowite czyli nasza entalpia.
Ta część ciepła, która zmienia wodę w parę i odwrotnie – to ciepło utajone.
A jedno i drugie ciepło do kupy – to ciepło całkowite czyli nasza entalpia.
Im bardziej powietrze jest wilgotne, tym więcej potrzebujemy ciepła na zmianę jego temperatury.
Ta sama ilość ciepła bardziej podniesie temperaturę powietrza suchego niż wilgotnego.
Tak więc sprawność entalpii to stosunek ciepła/energii jaką odzyskujemy, do ilości ciepła jaką teoretycznie możemy odzyskać.
Wróćmy do naszej przykładowej centrali.
Im powietrze jest cieplejsze tym więcej może w sobie zmieścić wilgoci.
Powietrze wywiewane z domu jest ciepłe i wilgotne.
Na płycie naszego wymiennika następuje jego obniżenie temperatury, a wiec spada ilość wilgoci, jaką może to powietrze w sobie pomieścić.
Pojawia się tzw. punkt rosy i woda zaczyna wykraplać się na płycie wymiennika.
A ponieważ po drugiej stronie jest -20 stopni, to ta woda zaczyna nam zamarzać.
I po to właśnie w centrali jest nagrzewnica. By centrala nam nie zamarzła.
W przypadku wymienników płytowych krzyżowych czy przeciwprądowych (tutaj pokazany jest taki wymiennik w centrali Vallox), gdzie mamy szereg plastrów płyt, zaszronienie się wymiennika, a w konsekwencji jego całkowite zalodzenie, powoduje zablokowanie przepływu powietrza.
Im powietrze jest cieplejsze tym więcej może w sobie zmieścić wilgoci.
Powietrze wywiewane z domu jest ciepłe i wilgotne.
Na płycie naszego wymiennika następuje jego obniżenie temperatury, a wiec spada ilość wilgoci, jaką może to powietrze w sobie pomieścić.
Pojawia się tzw. punkt rosy i woda zaczyna wykraplać się na płycie wymiennika.
A ponieważ po drugiej stronie jest -20 stopni, to ta woda zaczyna nam zamarzać.
I po to właśnie w centrali jest nagrzewnica. By centrala nam nie zamarzła.
W przypadku wymienników płytowych krzyżowych czy przeciwprądowych (tutaj pokazany jest taki wymiennik w centrali Vallox), gdzie mamy szereg plastrów płyt, zaszronienie się wymiennika, a w konsekwencji jego całkowite zalodzenie, powoduje zablokowanie przepływu powietrza.
W powyższym przykładzie wymiennika płytowego odzyskujemy tylko ciepło jawne.
Ogrzewane powietrze zimne tylko zmienia temperaturę na wyższą. Nie dostaje do siebie ładunku energii w postaci ciepłej pary wodnej, jaki został stracony po drugiej stronie wymiennika, bo tam ta para po prostu się wykropliła.
Ogrzewane powietrze zimne tylko zmienia temperaturę na wyższą. Nie dostaje do siebie ładunku energii w postaci ciepłej pary wodnej, jaki został stracony po drugiej stronie wymiennika, bo tam ta para po prostu się wykropliła.
Wymyślono więc tzw. wymienniki regeneracyjne, entalpijne, w których jesteśmy w stanie odzyskiwać także ciepło utajone, czyli wilgoć z powietrza wywiewanego do nawiewanego.
Takim przykładem są centrale wentylacyjne Daikina VAM, czy też Mitsubishi Heavy SAF.
Mają one w sobie krzyżowy wymiennik ciepła wykonany ze specjalnych warstw papieru (taka nieprofesjonalna nazwa w tłumaczeniu, prawda?), który pozwala na odzysk ciepła i pary wodnej.
Takim przykładem są centrale wentylacyjne Daikina VAM, czy też Mitsubishi Heavy SAF.
Mają one w sobie krzyżowy wymiennik ciepła wykonany ze specjalnych warstw papieru (taka nieprofesjonalna nazwa w tłumaczeniu, prawda?), który pozwala na odzysk ciepła i pary wodnej.
Taki wymiennik ma swoje zalety.
W centrali nie ma odpływu kondensatu, bo nie ma cykli wykroplenie, szronienie, odszranianie.
Nie wysuszamy też zimą powietrza z budynku, poprzez stałe wprowadzanie do niego powietrza suchego.
Żeby to co powyżej opisałem, przedstawić w postaci konkretnych wartości (moce, stopnie, kw, %, ilości powietrza, itd.), potrzebny jest dość skomplikowany mechanizm obliczeniowy.
Nie ma potrzeby go prezentować. Ani nie ma potrzeby realizować go ręcznie.
Producent central VAM, firma Daikin, daje nam do ręki świetne narzędzie, jakim jest program VamSelection.
Pozwoliłem sobie nagrać krótki filmik demonstrujący jak ten program działa.
Nie ma potrzeby go prezentować. Ani nie ma potrzeby realizować go ręcznie.
Producent central VAM, firma Daikin, daje nam do ręki świetne narzędzie, jakim jest program VamSelection.
Pozwoliłem sobie nagrać krótki filmik demonstrujący jak ten program działa.
Tutaj film w formacie m4v dla iPada. VAMSelection
Tutaj film w formacie avi. VAMSelection
Tutaj film w formacie mp4. VAMSelection
Jak widać nagrzewnica w centralkach wentylacyjnych z odzyskiem ciepła jest niezbędna.
(Rynek oczywiście jest bogaty, więc być może są rozwiązania bez nagrzewnic, o których nie wiem; będę wdzięczny za podpowiedź)
(Rynek oczywiście jest bogaty, więc być może są rozwiązania bez nagrzewnic, o których nie wiem; będę wdzięczny za podpowiedź)
Producenci radzą sobie z zamarzaniem wymienników central w różny sposób.
Najczęściej jest to nagrzewnica. (wodna, elektryczna, glikolowa)
Tutaj jednak trzeba mądrze tą nagrzewnicą sterować.
Najczęściej jest to nagrzewnica. (wodna, elektryczna, glikolowa)
Tutaj jednak trzeba mądrze tą nagrzewnicą sterować.
Jak widać z programu VamSelection, moc nagrzewnicy zmienia się w zależności od ilości powietrza, temperatury i wilgotności.
Nocą temperatura spada – mamy inną moc.
Zmieniamy bieg wentylatora – znowu potrzebujemy inną moc.
W przypadku nagrzewnic elektrycznych zalecamy sterowanie za pomocą tzw. pulsera, czyli wykorzystanie płynnej modulacji mocy elektrycznej.
Jednak z uwagi na koszty w większości central są stosowane nagrzewnice on/off, które pracują po prostu cyklicznie ze swoją pełną mocą nominalną.
Jest to więc cykliczne przegrzewanie powietrza, zazwyczaj powyżej potrzeb, jego stygnięcie i ponowne ogrzewanie.
Nocą temperatura spada – mamy inną moc.
Zmieniamy bieg wentylatora – znowu potrzebujemy inną moc.
W przypadku nagrzewnic elektrycznych zalecamy sterowanie za pomocą tzw. pulsera, czyli wykorzystanie płynnej modulacji mocy elektrycznej.
Jednak z uwagi na koszty w większości central są stosowane nagrzewnice on/off, które pracują po prostu cyklicznie ze swoją pełną mocą nominalną.
Jest to więc cykliczne przegrzewanie powietrza, zazwyczaj powyżej potrzeb, jego stygnięcie i ponowne ogrzewanie.
W przypadku nagrzewnic wodnych mamy również możliwość płynnego sterowania poprzez krzywą grzewczą luba zawór trójdrożny.
Ważne jest jednak by zapewnić stały parametr na nagrzewnicy i przepływ czynnika oraz odpowiednie zabezpieczenia. Awaria czy wyłączenie pompy obiegowej może spowodować zamarznięcie wymiennika w kilkanaście, kilkadziesiąt minut. A wtedy rozsadza nam nagrzewnicę i zalewa pomieszczenie centrali.
Drugi sposób to zmiana prędkości wentylatorów w centrali.
Jeśli na wymienniku za bardzo spadnie temperatura, to hamowany jest wentylator zimnego powietrza świeżego, po to, by ciepłe powietrze wywiewane ogrzało dostatecznie wymiennik lub go odlodziło.
Jest to jednak niestabilna praca centrali, powodująca w domu podciśnienie.
Rozwiązaniem może być też GWC, ale trzeba przeanalizować koszt jego wykonania w stosunku do zysków jakie nam ten wymiennik da.
Ważne jest jednak by zapewnić stały parametr na nagrzewnicy i przepływ czynnika oraz odpowiednie zabezpieczenia. Awaria czy wyłączenie pompy obiegowej może spowodować zamarznięcie wymiennika w kilkanaście, kilkadziesiąt minut. A wtedy rozsadza nam nagrzewnicę i zalewa pomieszczenie centrali.
Drugi sposób to zmiana prędkości wentylatorów w centrali.
Jeśli na wymienniku za bardzo spadnie temperatura, to hamowany jest wentylator zimnego powietrza świeżego, po to, by ciepłe powietrze wywiewane ogrzało dostatecznie wymiennik lub go odlodziło.
Jest to jednak niestabilna praca centrali, powodująca w domu podciśnienie.
Rozwiązaniem może być też GWC, ale trzeba przeanalizować koszt jego wykonania w stosunku do zysków jakie nam ten wymiennik da.
Podsumowując powyższe, chcielibyśmy wiedzieć, ile w takim razie oszczędzamy tego ciepła w centrali.
A jeszcze prościej – ile pieniędzy zostaje w naszej kieszeni.
Temat prosty nie jest. Postaram się to opisać następnym razem w części 2 🙂
Temat prosty nie jest. Postaram się to opisać następnym razem w części 2 🙂
Przykro mi ale tym razem muszę się całkowicie niezgodzić.
"Tak więc w najlepszym wypadku, z jednego strumienia powietrza do drugiego, przejdzie cała możliwa do przejścia ilość ciepła i dojdzie do zrównania temperatur.
Dostaniemy więc (w uproszczeniu) 0 stopni.
I będzie to oznaczało, że nasz wymiennik ma sprawność 100%."
To jest po prostu nieprawda. I nie ma nic wspólnego z wentylacją (na której się nie znam), ale fizyką. Ciepło może przepłynąć (lub zostać przeniesione ale to już co innego) całkowicie z jednego ciała do drugiego bez uśrednienia. Przecież strumienie powietrza to nie dwie ciecze które się wlewa do naczynia i miesza. Strumienie powietrza w różnych miejscach rekuperatora mogą mieć różne pośrednie temperatury.
Wszyscy producenci rekuperacji na swoich stronach podają zresztą ładne obrazki, gdzie wlata np. 0st. z zewnatrz, do budynku 15st. a wylata 20 ktore zmienia sie w 5. Według Pana definicji to byłoby już 150% sprawności? A może oni wszyscy kłamią?
Sekret jak podejrzewam tkwi w stopniowym przekazywaniu temperatury. Powietrze świeże mające już 14 st. tuż przed wlotem ogrzewa się od starego mającego 20st., 13 stopni ma kontakt z 19stopniami, 12 z 18 i tak dalej aż tuż przy wylocie zewnetrznym 6stopni kontaktuje się z 0stopni. Czyli powietrze jest grzane wielostopniowo ze stałą mocą (wynikającą ze stałej różnicy temperatur). A przynajmniej ja bym tak zrobił konstruując rekuperator 🙂
Rzeczywiście, przyznaję, przyjąłem może zbyt duże uproszczenie (prosta płyta wymiennika) i zabrzmiało to niefortunnie. Konstrukacja samego wymiennika ma oczywiście wpływ na różnice temperatur i są one nieco wyższe przy wymiennikach przeciwprądowych czy wirowych. Ale przy konkretnej konstrukcji sprawność wymiennika jest ograniczona. Dziękuję za zwrócenie uwagi
Chodziło mi głównie o to, że procenty sprawności odzysku nie mają bezpośredniego przełożenia na temperaturę nawiewu przy konkretnych warunkach zewnętrznych.
Często mam pytania właśnie tego typu: skoro jest ponad 90% to czemu na nawiewie jest tylko kilkanaście stopni i jeszcze pracuje nagrzewnica? A wiele osób tłumaczy to sobie dokładnie w ten sposób.
Bo inna jest sprawność temperaturowa odzysku ciepła, inna temperaturowa wymienika a jeszcze inna odzysku energii czyli pięniedzy.
Ponadto podawane w ulotkach wartości są najczęściej chwilowe i mierzone w warunkach laboratoryjnych przy konkretnej wilgotności, a ta się zmienia. Warunki te odstają od rzeczywistych eksploatacyjnych.
Obliczenia ręczne są naprawdę skomplikowane. A program VamSelection (ten z filmiku) daje nam rzeczywisty obraz tego co dzieje się w centrali przy różnych temperaturach. Nie tylko tych z ulotki.
I ważne by to własnie klienci rozumieli.
Rekuperator Bartosz podobno nie potrzebuje nagrzewnic bo jego konstrukcja spiralna powoduje że nie trzeba. Nie jestem pewien czy taka idea na pewno sprawdzi się w praktyce. Może to Pan ewentualnie rozpoznać.
Film bardzo ciekawy. Z niego mam kilka pytań: czy taka nagrzewnica jest wielostopniowa, czy jak przyjmie się do konkretnego rozwiązania np. 1kW to zawsze będziemy grzać z taką mocą ? A przecież w niektórych okresach będzie ona za duża, w dodatku koszt ciągłego grzania powietrza z taką mocą byłby ogromny. Chyba że nagrzewnica pracuje wtedy w jakichś cyklach?
Centrale Bartosza znam tylko z ulotki i tego co jest na stronie internetowej. Choć trudno to nazwać centralą, bo to oddzielny wymiennik spiralny + oddzielne wentylatory. Trudno więc mi coś konkretnie powiedzieć.
Natomiast nagrzewnice u większości producentów central sterowane są on/off w oparciu o czujnik zamrożeniowy lub czujnik temp. zewnętrznej i wywiewu. Nagrzewnica pracuje wtedy od kilku do kilkunastu minut na godzinę z pełną mocą i przegrzewa powietrze by odszronić wymiennik.
Zdecydowanie lepsze jest sterowanie typu pulser; wtedy pobieramy tylko tyle mocy elektrycznej ile jest potrzebne. Napisze o tej nagrzewnicy trochę więcej w drugiej części tego wpisu.