Czy wiesz, że
bez zbilansowanej wentylacji sprawność rekuperatora jest
nawet o 30% mniejsza?

My wiemy, dlatego już w 2015 roku opracowaliśmy system CF, który obecnie działa niezawodnie w ponad 18000 domów zapewniając zbilansowaną wentylację tysiącom użytkowników. Dziś, wraz z AirPackiem4 wprowadzamy system CF2, który jest zminiaturyzowany, całkowicie hermetyczny (IP66) i jeszcze bardziej dokładny.

Dlaczego wentylacja
musi być zbilansowana?

Nominalna sprawność odzysku ciepła każdego rekuperatora jest prawdziwa tylko wtedy, kiedy wentylacja jest zbilansowana. Oznacza to, że strumień powietrza dostarczanego do budynku jest równy strumieniowi powietrza usuwanego z budynku. Tylko wtedy rekuperator odzyskuje maksymalną ilość ciepła od powietrza usuwanego z budynku i wykorzystuje je do podgrzania powietrza nawiewnego. Systemy sterowania większości central wentylacyjnych nie mierzą rzeczywistych przepływów powietrza, a użytkownik ustawiając na panelu sterowania intensywność wentylacji w rzeczywistości ustawia jedynie prędkość obrotową wentylatorów. Dlatego na skutek zmian warunków atmosferycznych, działania wiatru, naturalnego zanieczyszczenia filtrów oraz kondensacji wilgoci w wymienniku ciepła, przepływy powietrza nawiewanego i wywiewanego ciągle się zmieniają. Niezrównoważenie wentylacji przekracza często 30%, zwiększając proporcjonalnie straty ciepła i  koszty ogrzewania i często przyczynia się do niekontrolowanego napływu zanieczyszczeń do budynku. Ponadto obniżenie sprawności rekuperacji powoduje, obniżenie temperatury powietrza nawiewanego do budynku przyczyniając się do zmniejszenia komfortu cieplnego w pomieszczeniach.

 

 

Poznaj 4 przyczyny, dla których bez systemu kontroli przepływu wentylacja nigdy nie będzie zbilansowana

Przyczyna pierwsza – zmienne opory przepływu wymiennika ciepła
Zimą w wymienniku ciepła każdego rekuperatora wykrapla się wilgoć z ciepłego wilgotnego powietrza usuwanego z budynku. Wypełnione wodą kanaliki wymiennika ciepła ograniczają przepływ wywiewanego powietrza nawet o 30%. Mniejsza ilość ciepłego, usuwanego z budynku powietrza oznacza mniejszą ilość odzyskanej energii, którą rekuperator może wykorzystać do podgrzania powietrza świeżego, którego przepływ pozostał na prawidłowym poziomie. Skutkiem jest niższa temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń i w konsekwencji wyższe koszty ogrzewania budynku.

 

 

 

Przyczyna druga – zmienne opory przepływu filtrów powietrza
Przez filtry powietrza w systemie wentylacji domu o powierzchni użytkowej 150 m2 przepływa w ciągu roku około 1 000 000 m3 powietrza. W każdym metrze sześciennym powietrza znajduje się około 1 000 000 cząstek pyłu. Te cząstki osadzają się na filtrach zwiększając opór jaki filtr stawia przepływającemu powietrzu . Wywołane w ten sposób zaburzenie równowagi przepływów powietrza w systemie wentylacji sięgają 25% zmniejszając proporcjonalnie sprawność odzysku ciepła w rekuperatorze co przekłada się wprost na wzrost kosztów ogrzewania.

 

 

 

Przyczyna trzecia – zmienna gęstość powietrza
Każdy 1 kg powietrza z naszego otoczenia o temperaturze 20°C zajmuje objętość 0,83 m3, podczas gdy w temperaturze -15°C ten sam 1 kg powietrza zajmuje już mniejszą objętość równą 0,73 m3. Nierówność przepływów wywołana zmianami temperatury może więc w skrajnym przypadku przekroczyć 13% zmniejszając proporcjonalnie sprawność odzysku ciepła i tym samym koszty ogrzewania.

 

 

 

Przyczyna czwarta – oddziaływanie wiatru na budynek
Kiedy wiatr napiera swoją siłą na budynek, po stronie nawietrznej powstaje nadciśnienie a po stronie zawietrznej podciśnienie. Przy prędkości wiatru równej 4 m/s na ścianie powstaje ciśnienie równe 10 Pa a przy prędkości 9 m/s jest to już 50 Pa. Jeżeli na tej ścianie będzie zainstalowana czerpnia lub wyrzutnia powietrza nastąpi odpowiednio zwiększenie lub zmniejszenie przepływu powietrza w części nawiewnej lub wywiewnej instalacji wentylacyjnej. Centrale wentylacyjne działają przez większość czasu ze średnią lub niską wydajnością. Dlatego nawet średniej prędkości wiatr może zaburzyć bilans powietrza w budynku w stopniu większym i drastycznie zwiększyć koszty ogrzewania powietrza wentylacyjnego.

 

 

Jak niezbilansowana wentylacja zwiększa koszty ogrzewania i pogarsza jakość powietrza w budynku?

Kiedy przepływy powietrza wentylacyjnego nie są zrównoważone w pomieszczeniach powstaje nadciśnienie lub podciśnienie powodując, że część powietrza zamiast przez rekuperator, przepływa przez nieszczelności budynku. To powietrze nie bierze udziału w procesie odzysku ciepła zwiększając w ten sposób koszty ogrzewania powietrza wentylacyjnego.
.

Wentylacja niezrównoważona – nadciśnienie w budynku

Przyczyny:

  1. Kondensacja wilgoci w wymienniku ciepła.
  2. Częściowo zabrudzony filtr powietrza wywiewanego.
  3. Parcie wiatru na ścianę budynku, na której zlokalizowana jest czerpnia oraz/lub wyrzutnia powietrza.

Skutki:

  1. Zmniejszenie przepływu w instalacji wywiewnej.
  2. Nadciśnienie w budynku.
  3. Na skutek nadciśnienia, część ciepłego powietrza zamiast przez rekuperator wypływa
    z budynku przez nieszczelności bezpowrotnie tracąc ciepło.
  4. Mniejsza ilość powietrza ciepłego płynącego przez rekuperator oznacza mniej energii do podgrzania powietrza świeżego i w konsekwencji niższą temperaturę nawiewu.

 

Wentylacja niezrównoważona – podciśnienie w budynku

Przyczyny:

  1. Częściowo zabrudzony, ale wciąż sprawny filtr powietrza nawiewanego.
  2. Podciśnienie pochodzące od wiatru na ścianie budynku, na której zlokalizowana
    jest czerpnia oraz/lub wyrzutnia powietrza

Skutki:

  1. Zmniejszenie przepływu instalacji nawiewnej.
  2. Podciśnienie w budynku.
  3. Na skutek podciśnienia część świeżego, zimnego powietrza zamiast przez rekuperator wpływa do budynku przez nieszczelności nie ogrzewając się w procesie odzysku ciepła. To zimne powietrze obniża temperaturę w pomieszczeniach przez co wymusza zwiększenie mocy systemu grzewczego i tym samym zwiększa koszt ogrzewania.
  4. Powietrze wpływające przez nieszczelności nie przepływa przez filtry rekuperatora przez co wprowadza do pomieszczeń zanieczyszczenia pyłowe.

 

Jak System CF oszczędza energię w budynku?

Wszystkie cztery przyczyny niezrównoważenia wentylacji są naturalne a czas występowania każdej z nich jest w zasadzie nieprzewidywalny. Z tych powodów, nawet dokładnie wyregulowana przez instalatora, po zakończonym montażu instalacja wentylacyjna w czasie użytkowania znajduje się w stanie ciągłego rozregulowania, w którym przepływy powietrza nawiewanego i wywiewanego różnią się od siebie często o 30%.

Jedynym sposobem na zapewnienie zrównoważonej wentylacji przez cały rok jest ciągłe, automatyczne dostosowywanie wydajności wentylatorów do chwilowych warunków pracy. Tak właśnie działa system CF. Układ pomiarowy systemu CF ciągle mierzy rzeczywiste przepływy powietrza nawiewanego oraz wywiewanego z dokładnością +/-2%. Wyniki pomiarów są analizowane przez procesor, który ustawia prędkości obrotowe wentylatorów tak aby wentylacja była zbilansowana, niezależnie od chwilowych warunków atmosferycznych oraz stanu zabrudzenia filtrów. Całe powietrze wentylacyjne zawsze przepływa przez rekuperator, gdzie bierze udział w procesie odzysku ciepła. Ciśnienia powietrza na zewnątrz i wewnątrz budynku są zawsze wyrównane co gwarantuje brak przepływu powietrza przez nieszczelności budynku. W ten sposób efektywność energetyczna wentylacji jest zawsze najwyższa możliwa, dzięki czemu koszty ogrzewania wynikające z wentylacji są niskie.

 

Automatycznie zrównoważona wentylacja w budynku wentylowanym rekuperatorem z systemem CF

Warunki:

  1. Czysty lub częściowo zabrudzony filtr powietrza wywiewanego.
  2. Czysty lub częściowo zabrudzony filtr powietrza nawiewanego.
  3. Kondensacja wilgoci w wymienniku ciepła lub brak kondensacji.
  4. Oddziaływanie wiatru na budynek lub brak oddziaływania wiatru na budynek.

Skutki:

  1. Przepływ powietrza w instalacji nawiewnej jest równy przepływowi powietrza w instalacji wywiewnej.
  2. Ciśnienie na zewnątrz i wewnątrz budynku są wyrównane.
  3. Całe powietrze wpływające do budynku i wypływające z budynku przepływa przez rekuperator wymieniając ze sobą ciepło.
  4. Powietrze nawiewane do pomieszczeń ma temperaturę zbliżoną do temperatury panującej w budynku (zimą 17–20°C) niezależnie od temperatury powietrza zewnętrznego.
  5. Powietrze nawiewane jest zawsze przefiltrowane.

 

Działanie systemu CF w warunkach rzeczywistych

 

Pomiary wykonano w Krakowie w dniach 13.02.2017 – 17.02.2017. Centrala wentylacyjna AirPack Home 300h działała w rzeczywistych warunkach przez dwie doby z wyłączonym systemem CF oraz dwie kolejne doby z włączonym systemem CF. W obu przypadkach rekuperator działał w programie tygodniowym z nastawami fabrycznymi. Wilgotność powietrza w budynku była utrzymywana na poziomie 50%. Z uwagi na niskie temperatury na zewnątrz, w wymienniku ciepła wykraplała się wilgoć z powietrza wywiewanego. Woda wypełniająca kanaliki wymiennika ciepła zwiększając opory przepływu powietrza wywiewanego. Dla lepszego zobrazowania wpływu niezrównoważenia wentylacji na straty ciepła budynku, sprawność określono na podstawie zależności SPRAWNOŚĆ = (Tn-Tz)/(Tp-Tz)1.

1 Tn – temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń, Tp – temperatura powietrza w pomieszczeniach, Tz – temperatura powietrza zewnętrznego

Podczas pracy z wyłączonym systemem CF wentylatory działają w danym odcinku czasu ze stałą prędkością obrotową wynikającą z nastawy zadanej w programie tygodniowym, nie reagując na rzeczywiste zmiany przepływu powietrza. W wymienniku ciepła wykrapla się wilgoć z powietrza wywiewanego zmniejszając prześwit kanalików co prowadzi do wzrostu oporów przepływu w instalacji wywiewnej i w konsekwencji zmniejszenia strumienia powietrza wywiewanego. Mniej wywiewanego ciepłego powietrza, to mniej odzyskanej energii, którą rekuperator wykorzystuje do podgrzania powietrza świeżego. Temperatura powietrza nawiewanego spada do 12°C, a średnia sprawność odzysku energii nie przekracza 65%.

Podczas pracy z włączonym systemem CF układ pomiarowy wykrywa mniejszy przepływ powietrza i odpowiednio zwiększa prędkość obrotową wentylatora wywiewnego. Przepływy powietrza są zawsze równe. Temperatura powietrza nawiewanego utrzymuje się na poziomie 18°C, a średnia sprawność odzysku energii utrzymuje się na poziomie 90%.

 

A jak dokładnie działa CF2?

[materiał szczegółowy, przeznaczony wyłącznie dla technicznie wtajemniczonych 🙂 ]

Załóżmy, że centrala wentylacyjna działa z wydajnością 325 m3/h. Wentylator wywiewny osiągnął ten przepływ przy czystych filtrach i braku kondensacji wilgoci w wymienniku ciepła gdy jego wirnik obraca się z prędkością 3200 obr/min. Po pewnym czasie, na skutek kondensacji wilgoci w wymienniku ciepła oraz częściowo już zabrudzonego filtra opory ciągu wywiewnego centrali wentylacyjnej wzrosły z początkowych 200 Pa do 400 Pa. W przypadku tradycyjnego sposobu sterowania, użytkownik zadając intensywność wentylacji zadaje po prostu konkretną prędkość obrotową wentylatora. Wszystko jest OK podczas montażu i regulacji centrali. Jednak taki układ nie jest w stanie zareagować na naturalną dla centrali wentylacyjnej zmianę oporów przepływu powietrza. Wzrost oporów bez zmiany obrotów wirnika wentylatora spowoduje w tym przypadku zmniejszenie strumienia powietrza wywiewanego w instalacji z planowanych 325 m3/h na 215 m3/h.

W przypadku centrali wentylacyjnej AirPack4 Enthalpy, Energy++ oraz Energy+,  wyposażonej w system CF2 układ pomiarowy wykryje nawet niewielką zmianę strumienia powietrza i uruchomi procedurę regulacyjną, która w omawianym przypadku zwiększy prędkość obrotową wirnika wentylatora do 4300 obr./min. przywracając w ten sposób zadany przepływ powietrza.