§151.
1. W instalacjach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej lub klimatyzacji komfortowej o wydajności 500 m3/h i więcej należy stosować urządzenia do odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego o sprawności temperaturowej co najmniej 50% lub recyrkulację, gdy jest to dopuszczalne. W przypadku zastosowania recyrkulacji strumień powietrza zewnętrznego nie może być mniejszy niż wynika to z wymagań higienicznych. Dla wentylacji technologicznej zastosowanie odzysku ciepła powinno wynikać z uwarunkowań technologicznych i rachunku ekonomicznego.
2. Urządzenia do odzyskiwania ciepła powinny mieć zabezpieczenia ograniczające przenikanie między wymieniającymi ciepło strumieniami powietrza do:
1) 0,25% objętości strumienia powietrza wywiewanego z pomieszczenia - w przypadku wymiennika płytowego oraz wymiennika z rurek cieplnych,
2) 5% objętości strumienia powietrza wywiewanego z pomieszczenia - w przypadku wymiennika obrotowego, w odniesieniu do różnicy ciśnienia 400 Pa.
3. Recyrkulację powietrza można stosować wówczas, gdy przeznaczenie wentylowanych pomieszczeń nie wiąże się z występowaniem bakterii chorobotwórczych, z emisją substancji szkodliwych dla zdrowia, uciążliwych zapachów, przy zachowaniu wymagań § 149 ust. 1 oraz wymagań dotyczących ochrony przeciwpożarowej.
Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła
4. W budynku opieki zdrowotnej recyrkulacja powietrza może być stosowana tylko za zgodą i na warunkach określonych przez właściwego państwowego inspektora sanitarnego.
5. W przypadku stosowania recyrkulacji powietrza w instalacjach wentylacji mechanicznej nawiewno- wywiewnej lub klimatyzacji należy stosować układy regulacji umożliwiające w korzystnych warunkach pogodowych zwiększanie udziału powietrza zewnętrznego do 100%.
6. Przepisu ust. 5 nie stosuje się w przypadkach, gdy zwiększanie strumienia powietrza wentylacyjnego uniemożliwiałoby dotrzymanie poziomu czystości powietrza wymaganego przez względy technologiczne.
§ 149.
1. Strumień powietrza zewnętrznego doprowadzanego do pomieszczeń, nie będących pomieszczeniami pracy, powinien odpowiadać wymaganiom Polskiej Normy dotyczącej wentylacji, przy czym w mieszkaniach strumień ten powinien wynikać z wielkości strumienia powietrza wywiewanego, lecz być nie mniejszy niż 20 m3/h na osobę przewidywaną na pobyt stały w projekcie budowlanym.
Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła
Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła
RODZAJE STOSOWANYCH W WENTYLACJI UKŁADÓW DO ODZYSKU ENERGII:
1. Wymienniki płytowe – krzyżowe / przeciwprądowe 2. Wymienniki obrotowe – tzw. rotory
3. Wymienniki z czynnikiem pośredniczącym – tzw. glikolowe 4. Odzysk ciepła w postaci rurki ciepła
5. Odzysk ciepła w postaci wymiennika regeneracyjnego nieobrotowego
6. Pompy ciepła
Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła
Urządzenia wentylacyjne z odzyskiem ciepła
Co to jest SPRAWNOŚĆ ODZYSKU CIEPŁA?
z w
z zw
t t t
t t
−
= −
η
tz
tu tzw
tw
Wymienniki płytowe - krzyżowe
Wymienniki płytowe - krzyżowe
W okresie zimnym powietrze opuszczające budynek ulega ochłodzeniu w wymienniku (ponieważ oddaje „swoje” ciepło do powietrza nawiewanego). W związku z ochładzaniem strumienia powietrza wywiewanego, często wilgotnego, dochodzi do wykraplania się wilgoci.
Gdy powietrze odlotowe ochłodzone jest do temperatury poniżej punktu rosy pojawia się kondensacja. Proces ten poprawia sprawność urządzenia. Kondensacja jest zjawiskiem pozytywnym przy odzysku ciepła, jednak skutkować może szronieniem wymiennika, które z kolei jest zjawiskiem niepożądanym.
Wymienniki płytowe - krzyżowe
• Wymiennik krzyżowy wyposażony jest w by-pass.
By-pass jest kanałem obejściowym wymiennika do odzysku ciepła, dzięki czemu możliwy jest przepływu powietrza obok wymiennika bez procesu odzysku ciepła.
• Latem w instalacjach bez chłodzenia powietrze wywiewane jest cieplejsze niż powietrze zewnętrzne i prowadzenie powietrza przez wymiennik pogarszałoby warunki nawiewu powietrza do pomieszczenia.
• Obejście wymiennika projektowane i używane jest również w przypadku możliwości zamarznięcia wymiennika w zimie. O jego zadziałaniu decyduje automatyka zamykając przepustnice od strony nawiewu i otwierając przepustnicę na obejściu. Wywiewane powietrze w krótkim czasie doprowadza do ocieplenia kanałów wymiennika i odmarznięcia.
• Czasem stosuje się obejście po stronie powietrza wywiewanego.
Wymienniki płytowe - krzyżowe
ZALETY:
• duża trwałość i prosty sposób montażu
• odporność na dużą różnicę ciśnień pomiędzy dwoma strumieniami
• brak części ruchomych
• działanie w różnych pozycjach
• oddzielenie strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego
WADY:
• znaczne zwiększenie wymiarów centrali
• podatność na zamarzanie od strony powietrza wywiewanego
• podatność na zabrudzenia kanałów wewnętrznych
• stosunkowo duże opory hydrauliczne (nawet 500Pa)
• wg katalogów
producentów do 80%
• w praktyce 50-60%
SPRAWNOŚĆ ODZYSKU CIEPŁA:
Wymienniki płytowe - przeciwprądowe
• 80% - …
SPRAWNOŚĆ ODZYSKU CIEPŁA:
Wymienniki obrotowe – ROTORY
• Wymienniki obrotowe wykonane są w postaci obracającego się wirnika.
• Wirnik wykonany jest w postaci plastra składającego się z ułożonych centrycznie taśm. Taśmy mogą być wykonane ze stali nierdzewnej, aluminium lub z tworzywa, mogą być stosowane inne materiały (stal zabezpieczona antykorozyjnie - malowaniem).
• Wirnik może być pokrywany masą higroskopijną w celu odzyskiwania oprócz ciepła jawnego również ciepło utajone – ODZYSK CIEPŁA I WILGOCI
• Dwie sąsiadujące taśmy tworzą szczelinę, przez którą przepływa powietrze.
• Rozstaw taśm zależy od dopuszczalnego oporu hydraulicznego na wymienniku, wielkości spodziewanych zanieczyszczeń. Taśmy są ułożone tak, aby przepływ był laminarny co zmniejsza opory przepływu, ale jednocześnie zmniejsza również przejmowanie ciepła.
• Całość znajduje się w obudowie wykonanej np. z profili aluminiowych.
Wymienniki obrotowe - ROTORY
Wymienniki obrotowe - ROTORY
• Wirnik obraca się z prędkością kilku lub kilkunastu obrotów na minutę.
• Wymienniki powinny być wyposażone w regulatory obrotów wirnika umożliwiające zmianę obrotów i co za tym idzie zmianę wydajności (wykorzystywane w okresach przejściowych- wiosna, jesień).
Wymienniki obrotowe - ROTORY
Rotor może być rozmrożony w 5 - 10 min. za pomocą:
o redukcji prędkości obrotowej od 10 obr/min. do 0,5 obr/min,
o przez podgrzanie nawiewanego powietrza np. do -5 °C – nagrzewnica wstępna, o przez puszczenie znaczącej części powietrza nawiewanego przez obejście tak
aby uzyskać na wywiewie +5 °C (np. o połowę dla sprawności 75 % i temp.
zewnętrznej -20 °C) – bardzo rzadko stosowane.
ZAMARZANIE WYMIENNIKA OBROTOWEGO:
• nie wystąpi ono gdy w wirniku zbierze się tyle wilgoci ile może odparować w powietrzu nawiewanym,
• temperaturę zamarzania w tego typu wymiennikach ocenia się na poniżej -10 °C.
• zamarzanie wymiennika powoduje wzrost oporów przepływu powietrza i jest zjawiskiem niekorzystnym.
Wymienniki obrotowe - ROTORY
Wg przepisów - 5% objętości strumienia powietrza wywiewanego z pomieszczenia w przypadku wymiennika obrotowego, w odniesieniu do różnicy ciśnienia 400 Pa.
Uszczelnienia mają za zadanie redukcję przecieków. Wyeliminowanie tego zjawiska w 100%
jest niemożliwe. Część powietrza może zawracać w objętości wypełnienia.
Uszczelnienia środkowe – plastikowa lub blaszana listwa, albo filcowe lub gumowe uszczelki wargowe.
Listwa umieszczona z bardzo małym odstępem od wirnika.
NIESZCZELNOŚĆ WYMIENNIKÓW OBROTOWYCH
NIESZCZELNOŚĆ WYMIENNIKÓW OBROTOWYCH
Wymienniki obrotowe - ROTORY
Sektor płukania zapobiega przedmuchom powietrza zużytego do świeżego w związku z obrotem wirnika.
Wymienniki obrotowe - ROTORY
ZALETY:
• duża trwałość i prosty montaż
• mała ilość części ruchomych
• niewielkie opory przepływu (ok.100 - 200Pa)
• niewielkie zwiększenie długości centrali
• mniejsza niż skłonność do zamarzania
WADY:
• możliwość przenoszenia się
zanieczyszczeń z powietrza wywiewanego do nawiewanego (nieszczelność do 5%)
• trudna konserwacja i czyszczenie
• dodatkowe zużycie energii do napędu wirnika
• droższy niż wymiennik krzyżowy
• wg katalogów producentów do 90%
• w praktyce 60-80%
• w przypadku pokrycia
higroskopijnego odzysk ciepła i wilgoci
SPRAWNOŚĆ ODZYSKU CIEPŁA:
Tryb 1 – ładowanie wymiennika nr 1 i rozładowywanie wymiennika nr 2
Tryb 2 – rozładowanie wymiennika nr 1 i ładowanie wymiennika nr 2
Wymienniki akumulacyjne nieobrotowe
Wymienniki akumulacyjne nieobrotowe
• Jest to wymiennik zbudowany z tych samych materiałów co wymiennik obrotowy.
• Wymiennik charakteryzuje się szybko reagującą strukturą umożliwiającą szybką akumulację ciepła i chłodu od powietrza przepływającego przez wymiennik.
• Stosuje się materiały o dużej pojemności cieplnej.
• W odróżnieniu od wymiennika obrotowego wymiennik regeneracyjny jest nieruchomy.
Podzielony jest na dwie części.
• Zamontowany jest w centrali nawiewno- wywiewnej. Każdy ze strumieni powietrza przepływa raz jedną raz drugą częścią wymiennika.
• Kierunek strumieni regulowany jest za pomocą zespołu przepustnic otwierających się naprzemiennie. Zmiana kierunku przepływu powietrza co ok. 20 s (czasem ok. 1 minuty).
Sprawność odzysku ciepła wymiennika dochodzić może do ok. 85-90%, sprawność odzysku wilgoci do ok. 75%.
Wymienniki z czynnikiem pośredniczącym, tzw. glikolowe
Wymienniki z czynnikiem pośredniczącym, tzw. glikolowe
• Wymienniki do odzysku ciepła w systemie pośrednim są umieszczane w centralach klimatyzacyjnych lub wentylacyjnych w formie typowych wymienników ciepła wypełnionych czynnikiem pośredniczącym.
• Wymienniki ciepła mają formę lamelowanych wężownic, które z zewnątrz omywane są strumieniem powietrza, a wewnątrz ich rurek płynie nośnik ciepła, którym może być woda lub wodny roztwór glikolu – w przypadku niskiej temperatury powietrza nawiewanego i ryzyka zamarznięcia cieczy. Najczęściej jest to 40 % roztwór glikolu.
• Czynnik pracuje w układzie zamkniętym. Do pracy układu potrzebna jest pompa obiegowa, naczynie wzbiorcze przeponowe, zawór bezpieczeństwa, zawór trójdrogowy itp.
• Zawór trójdrogowy umożliwia ograniczenie odzysku ciepła w okresach niewielkiego zapotrzebowania na odzyskiwaną energię cieplną i zabezpiecza przed zamarzaniem wymiennika w okresie zimowym.
• Wydajność układu można też regulować za pomocą redukcji wydatku pompy o zmiennej prędkości obrotowej.
Wymienniki z czynnikiem pośredniczącym, tzw. glikolowe
• Części układu nawiewna i wywiewna mogą być oddalone od siebie - system split lub mogą być ustawione jedna nad drugą - system kompakt.
• Możliwość modernizacji istniejących układów wentylacyjnych.
• Możliwość wykorzystywania źródeł ciepła lub chłodu odpadowego.
• Sprawność pośredniego odzysku ciepła jest stosunkowo niewielka – do 45% (55%).
Wymienniki z czynnikiem pośredniczącym, tzw. glikolowe
• brak przecieków powietrza wywiewanego do strumienia powietrza nawiewanego,
• możliwość znacznego oddalenia kanału nawiewnego od wywiewnego,
• stosunkowo niską temperaturę początku szronienia chłodnicy powietrza zewnętrznego.
ZALETY:
• konieczność ciągłego doprowadzania energii napędowej,
• stosunkowo niska sprawność odzysku ciepła, która może jeszcze zostać obniżona na
skutek strat ciepła podczas przepływu cieczy pośredniczącej przez przewody łączące oba bloki lamelowe,
• stosunkowo duży koszt,
• zagrożenie dla środowiska w przypadku wykorzystania w charakterze cieczy pośredniczącej substancji nie przeznaczonej do tego celu.
WADY:
Wymienniki typu rurka ciepła
• Wymiennik składa się z obustronnie zaślepionych rurek wykonanych z miedzi obudowanych aluminiowymi lamelami w celu intensyfikacji wymiany ciepła.
• Wewnątrz wypełnia je czynnik roboczy którym jest tradycyjny czynnik chłodniczy (freon), lub alkohol.
• Odzysk ciepła polega na odzyskiwaniu ciepła ze strumienia wywiewanego w dolnej części rurki.
• Tworzą się wtedy pary czynnika roboczego i unoszą się do góry i przepływają do części górnej rurki.
• Tam oddają ciepło do powietrza nawiewanego i skraplają się.
• Skroplony czynnik spływa po ściankach w dół gdzie podlega ponownemu odparowaniu.
Rurki grawitacyjne (termosyfony) – ruch cieczy transportującej ciepło odbywa się pod wpływem sił grawitacyjnych,
Wymienniki typu rurka ciepła
• Ciepło dostarczone do obszaru parownika powoduje, że płyn roboczy odparowuje.
• Wysoka temperatura i odpowiednio wysokie ciśnienie w tym obszarze powoduje wytworzenie strumienia pary w kierunku przeciwległego, chłodniejszego końca rurki ciepła,
• W chłodniejszej części rurki następnie skrapla się, oddając ciepło.
• Następnie kapilarne siły w porowatej strukturze transportują ciecz z powrotem do parownika.
• W wyniku kapilarnego transportu cieczy występującego w strukturze kapilarnej, rurki ciepła ze strukturą porowatą mogą zostać użyte w poziomym ustawieniu.
Rurki ze strukturą kapilarną (z knotem) - cyrkulacja płynu
roboczego odbywa się pod wpływem sił kapilarnych, osmotycznych lub elektrostatycznych.
Prawidłowy montaż rurek ciepła:
• rurki grawitacyjne
• rurki ze strukturą kapilarną
Wymienniki typu rurka ciepła
Rurki ciepła w systemach wentylacyjnych:
• Sprawność układu jest bardzo wysoka odpowiadająca wymiennikom obrotowym do 80%.
• Strata ciśnienia podobnie jak dla konwencjonalnego wymiennika. Prędkość przepływu 1,5 – 4 m/s.
• Niektóre firmy proponują dwa wymienniki rurek ciepła w celu zwiększenia sprawności odzysku ciepła.
• Odzysk ten stosowany jest z powodzeniem w centralach dla basenów.
• Sekcje wymiennika z rurką ciepła charakteryzują się niską temperaturą szronienia co jest szczególnie istotne w przypadku odzysku ciepła z powietrza o wysokiej wilgotności.
• Zaleta to brak ruchomych części takich jak silnik, łożyska co gwarantuje długą żywotność bezawaryjność.
• Brak również konieczności dostarczania dodatkowej energii z zewnątrz do pracy wymiennika do odzysku ciepła.
• W porównaniu do wymiennika krzyżowego zaletą dodatkową jest fakt iż szronienie rurki ciepła występuje w znacznie niższych temperaturach.
• Dodatkowo notuje się mniejsze ilości przenikającego powietrza ze strumienia wywiewanego do nawiewanego (większa szczelność).
• Zastosowanie odzysku typu rurka ciepła może znacznie skrócić długość centrali w porównaniu z odzyskiem np. typu wymiennik krzyżowy.
Wymienniki typu rurka ciepła
Wymienniki typu rurka ciepła
Wykorzystanie pompy ciepła
DOLNE ŹRÓDŁO CIEPŁA
GÓRNE ŹRÓDŁO CIEPŁA
POMPA CIEPŁA – CZYNNIK CHŁODNICZY
