Mateusz Pach

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła – rekuperacja

Zadaniem wentylacji jest utrzymanie w pomieszczeniu właściwego stanu powietrza w wyniku jego wymiany poprzez nawiewanie do tego pomieszczenia odpowiednio przygotowanego powietrza zewnętrznego i usuwanie zanieczyszczonego, które zasymilowało powstające w pomieszczeniu zanieczyszczenia takie jak: ciepło, wilgoć, pyły, gazy i pary.

Zadania wentylacji

Zmiany w budownictwie

Współczynnik EP oznacza ilość energii nieodnawialnej, jaką budynek może pozyskiwać z nieodnawialnych surowców energetycznych, czyli energii zawartej w paliwach i nośnikach takich jak węgiel, gaz czy ropa naftowa. Zaspokojenie potrzeb na energię nieodnawialną odnosi się do konieczności wytworzenia energii niezbędnej do ogrzania i chłodzenia budynku, jego wentylacji, podgrzania wody użytkowej, a także wytworzenia energii niezbędnej do funkcjonowania oświetlenia elektrycznego, sprzętów AGD oraz innych urządzeń elektrycznych.

Energia pierwotna

Wentylacja mechaniczna czy grawitacyjna?

Rozkład temperatur powietrza w wentylacji grawitacyjnej,a rekuperacji

Parametry powietrza w pomieszczeniu z wentylacją grawitacyjną

ppm (ang. parts per million) – liczba części na milion, oznaczenie stosowane m.in. przy wyrażaniu stężeń

Parametry powietrza w pomieszczeniu z wentylacją mechaniczną

ppm (ang. parts per million) – liczba części na milion, oznaczenie stosowane m.in. przy wyrażaniu stężeń

Wentylacja mechanicznaz odzyskiem ciepła - korzyści

Rekuperacja – asortyment

Rekuperacja – asortyment central

PELICAN

PINGVIN XL

LTR-3

SALLA

enervent

Centrala wentylacyjna z wymiennikiem obrotowym

Obrotowy wymiennik ciepła

Rekuperator z wymiennikiem przeciwprądowym

REKUPERACJA – analiza wymienników w centralach

Wymiennik obrotowy

Powietrze nawiewane

do pomieszczeń +16,1oC

Powietrze wywiewane

z pomieszczeń +22,0oC

Powietrze wyrzucane -14,1oC

Powietrze świeże -20,0oC

Wymiennik przeciwprądowy

Powietrze wywiewane

z pomieszczeń +22,0oC

Powietrze nawiewane

do pomieszczeń +18,2oC

Powietrze wyrzucane -1,9oC

Powietrze świeże -20,0oC

Nagrzewnica elektryczna

ZALETY WADY

Budowa i brak elementów ruchomychKonieczność montażu instalacji do

odprowadzenia skroplin (syfon)

Wysoka sprawność odzysku ciepła przy określonych warunkach zewnętrznych

Duże opory wymiennika

Pełne odseparowanie strumieni powietrzaKonieczność stosowania układu

zabezpieczającego przez zamarznięciem wymiennika – nagrzewnica elektryczna

Konieczność stosowania by-passu czyli

obejścia wymiennika w gorące dni w celu

uniknięcia nadmiernego przegrzewania pomieszczeń

Konieczność montażu w określonej pozycji z uwagi na odpływ skroplin

ZALETY WADY

Wysoka całoroczna sprawność odzysku ciepła

Możliwość mieszania się strumieni powietrza w stosunku do 1%

Brak zamarzania wymiennika – nie ma

konieczności stosowania nagrzewnicy wstępnej

Elementy ruchome wymiennika

Odzysk wilgoci z powietrza wyciąganego z

pomieszczeń co wpływa na poprawę mikroklimatu w budynku

Niewielkie opory przepływu powietrza przez wymiennik

Brak by-passu w centrali wentylacyjnej

ponieważ wymiennik pracuje w trybie automatycznym

Zasady działania instalacji wentylacji mechanicznej

Urządzenia wentylacji mechanicznej powinny pracować w sposób ciągły, również podczas nieobecności użytkownika. Instalacja powinna obsługiwać wszystkie pomieszczenia w budynku, zapewniając optymalną wymianę powietrza ze względu na wymagania higieniczne, usuwanie zanieczyszczeń i wilgoci.

System wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła (rekuperacja) powinien zostać wykonany na podstawie projektu budowlanego domu. Projekt instalacji wentylacyjnej powinien zawierać co najmniej: obliczenia bilansu powietrza, sposób prowadzenia i średnice kanałów wentylacyjnych, umiejscowienie centrali wentylacyjnej, czerpni, wyrzutni, elementów nawiewnych i wywiewnych, parametry centrali wentylacyjnej, wskazanie możliwych do usunięcia kanałów wentylacji grawitacyjnej.

Strumienie powietrza wentylacyjnego powinny być zgodne z Dziennikiem Ustaw nr 75 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r., w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z późniejszymi zmianami oraz z PN-83/B-03430/Az3 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania. Instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła powinna być tak zaprojektowana, by umożliwić osiągnięcie w każdych warunkach i w okresie całego roku przynajmniej wartości, które podane są w wyżej wymienionym dokumencie. Umożliwi to dopasowanie wydajności systemu do bieżących potrzeb użytkownika.

Pełny projekt i przepisy prawne

Zalecane ilości (wydatki) powietrza dla poszczególnych pomieszczeń podaje tabela, która uwzględnia polskie normy.

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinien wynosić:• 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby• 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby jeżeli dopuszcza się palenie tytoniu• 15 m3/h dla każdego dziecka (żłobki i przedszkola)• klimatyzowane oraz wentylowane pomieszczenia o nieotwieranych oknach - 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby, 50 m3/h jeśli jest dozwolone palenie.

Lokalizacja centrali wentylacyjnej

Zaleca się lokalizowanie urządzeń w pomieszczeniach ogrzewanych lub dobrze izolowanych o dodatniej temperaturze wewnętrznej w ciągu całego roku.

Strona obsługowa centrali wentylacyjnej

Centrala w wersji „V”

Centrala w wersji „H”

Montaż centrali wentylacyjnej

Centrala z wymiennikiem obrotowym – montaż w dowolnej pozycji

Centrala z wymiennikiem przeciwprądowym – montaż zgodnie z instrukcją,

wypoziomowana i w jednej pozycji

Czerpnie powietrza

Czerpnie terenowe

Czerpnie ścienne

Czerpnia powietrza jest to element instalacji wentylacyjnej lub klimatyzacyjnej, przez który zasysane jest powietrze zewnętrzne.

Czerpnie dachowe

Czerpnie powietrza – zasady lokalizacji czerpni

Rozporzązenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. W sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. Nr 75, poz. 690 dnia 15 czerwca 2002r.) z późniejszymi zmianami.

§1521. Czerpnie powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji powinny być zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi i działaniem wiatru oraz być zlokalizowane w sposób umożliwiający pobieranie w danych warunkach jak najczystszego i, w okresie letnim, najchłodniejszego powietrza. (po stronie północnej, północno-wschodniej lub północno-zachodniej budynku, w miejscu przewiewnym i zacienionym, z dala od tras komunikacyjnych i źródeł zanieczyszczeń).2. Czerpni powietrza nie należy lokalizować w miejscach, w których istnieje niebezpieczeństwo napływu powietrza wywiewanego z wyrzutni oraz powietrza z rozpyloną wodą pochodzącą z chłodni kominowej lub innych podobnych urządzeń.3. Czerpnie powietrza sytuowane na poziomie terenu lub na ścianie dwóch najniższych kondygnacji nadziemnych budynku powinny znajdować się w odległości co najmniej 8 m w rzucie poziomym od ulic i zgrupowania miejsc postojowych dla więcej niż 20 samochodów, miejsc gromadzenia odpadów stałych, wywiewek kanalizacyjnych oraz innych źródeł zanieczyszczenia powietrza. Odległość dolnej krawędzi otworu wlotowego czerpni od poziomu terenu powinna wynosić co najmniej 2 m.4. Czerpnie powietrza sytuowane na dachu budynku powinny być tak lokalizowane, aby dolna krawędź otworu wlotowego znajdowała się co najmniej 0,4 m powyżej powierzchni, na której są zamontowane, oraz aby została zachowana odległość co najmniej 6 m od wywiewek kanalizacyjnych.

Wyrzutnia powietrza

§1526. Wyrzutnie powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji powinny byćzabezpieczone przed opadami atmosferycznymi i działaniem wiatru oraz być zlokalizowane w miejscach umożliwiających odprowadzenie wywiewanego powietrza bez powodowania zagrożenia zdrowia użytkowników budynkui ludzi w jego otoczeniu oraz wywierania szkodliwego wpływu na budynek.

7. Dolna krawędź otworu wyrzutni z poziomym wylotem powietrza, usytuowanej na dachu budynku, powinna znajdować się co najmniej 0,4 m powyżej powierzchni, na której wyrzutnia jest zamontowana, oraz 0,4 m powyżej linii łączącej najwyższe punkty wystających ponad dach części budynku, znajdujących się w odległości do 10 m od wyrzutni, mierząc w rzucie poziomym.8. Usytuowanie wyrzutni powietrza na poziomie terenu jest dopuszczalne tylko za zgodą i na warunkach określonych przez właściwego państwowego inspektora sanitarnego.9. Dopuszcza się sytuowanie wyrzutni powietrza w ścianie budynku, pod warunkiem że:

a) powietrze wywiewane nie zawiera uciążliwych zapachów oraz zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia,b) przeciwległa ściana sąsiedniego budynku z oknami znajduje się w odległości co najmniej 10 m lub bez okien w

odległości co najmniej 8 m,c) okna znajdujące się w tej samej ścianie są oddalone w poziomie od wyrzutni co najmniej 3 m, a poniżej lub

powyżej wyrzutni – co najmniej 2 m,d) czerpnia powietrza, usytuowana w tej samej ścianie budynku, znajduje się poniżej lub na tym samym poziomie co

wyrzutnia, w odległości co najmniej 1,5 m.

Wykonywanie instalacji z przewodów PEHD

6. Przewody nawiewne izolować w przypadku kiedy do instalacji będzie podłączone urządzenie chłodzące, grzewcze np. gruntowy wymiennik ciepła, nagrzewnica/chłodnica itp.

7. Maksymalna temperatura transportowanego powietrza w przewodach PEHD wynosi ~80º C.

Zalecenia przy wykonywaniu instalacji z przewodów PEHD:1. Długość pojedynczej nitki przewodu nie powinna przekraczać 11 mb, dopuszcza się

dłuższe odcinki do 15 mb pod warunkiem prowadzenia przewodu po jak najprostszym torze od rozdzielacza do skrzynki rozprężnej przy ograniczeniu do minimum ostrych kątów zagięć przewodu.

2. Skrzynki rozprężne sufitowe anemostatów należy montować z zachowaniem min. 30 cm odległości od ścian, odpowiednio w pokojach w jak najdalszym narożniku lub nad oknem,unikać montażu nad np. łóżkiem sypialnym.

3. Przewody nawiewne i wywiewne w przypadku prowadzenia przez pomieszczenia izolowane, ale nie ogrzewane, izolować warstwą wełny o grubości min. 20 mm lub przeznaczoną do tego odpowiednią otuliną.

4. Przewody nawiewne i wywiewne w przypadku prowadzenia przez pomieszczenia nie izolowane, nie ogrzewane, izolować warstwą wełny o grubości min. 100 mm lub przeznaczoną do tego odpowiednią otuliną.

5. Bezwzględnie izolować czerpnię oraz wyrzutnię powietrza.

Prowadzenie instalacji

Przewody wentylacyjne powinny być prowadzone w miarę możliwości najkrótszą i najprostszą drogą, przez pomieszczenia ogrzewane lub przez pomieszczenia izolowane o temperaturze różniącej się od temperatury powietrza przesyłanego o nie więcej niż o 12°C. Dopuszcza się prowadzenie instalacji wentylacyjnej przez pomieszczenia o znacznie niższej lub znacznie wyższej temperaturze pod warunkiem odpowiednio grubej izolacji. Trasa prowadzenia przewodów powinna pozwolić na wykonanie zabudowy i powinna zostać uzgodniona z innymi instalacjami.Każde prowadzenie instalacji przez pomieszczenia o znacznie niższej/wyższej temperaturze niż powietrze przetłaczane powoduje straty temperatury.

Rozmieszczenie nawiewników i wywiewników

Rozmieszczenie nawiewników powinno pozwolić na wentylację pomieszczeń w całej ich kubaturze poprzez odpowiednie ich usytuowanie i dobór, np. anemostaty i kratki nawiewne powinno się montować możliwie najdalej od drzwi wejściowych do pomieszczenia (wyjątek stanowią dysze dalekiego zasięgu). Nawiew powietrza może być realizowany z poziomu podłogi, sufitu lub ze ściany. Najbardziej efektywne jest stosowanie nawiewu w górnej strefie pomieszczenia. Wywiewy również powinny być umieszczone zawsze w górnej strefie pomieszczeń (ściana, sufit). Takie umiejscowienie elementów nawiewnych i wywiewnych powoduje prawidłową cyrkulację powietrza w pomieszczeniu. W przypadku pomieszczeń o różnej wysokości (np. skosy na poddaszach) zaleca się montowanie elementów wywiewnych w najwyższym punkcie.

Obliczenie spadków ciśnień – straty ciśnienia

Instalacje wentylacyjne składają się z wielu elementów. Są to między innymi: wentylator, kolana, trójniki, redukcje, kratki, wymiennik ciepła, filtry itp. Wszystkie te komponenty powodują opory przepływu powietrza, czyli tzw. straty ciśnienia. Wielkość strat również decyduje o doborze właściwej centrali. Strata ciśnienia ΔP całej instalacji jest obliczana poprzez sumowanie pojedynczych oporów.

STRATY CIŚNIENIA (OPORY) INSTALACJI NAWIEWNEJ LICZYMY JAKO SUMĘ STRAT NA POSZCZEGÓLNYCH ELEMENTACH

DANE:

Długość najdłuższego odcinka kanału nawiewnego: 18,5 m

trójników: 2

anemostatów (jeden końcowy): 1

łuków: 2

kolan (ostrych załamań kanału ok. 60-90°): 2

czerpni: 1

kolan: 2

Długość kanału od czerpni do centrali: 6,5 m

STRONA NAWIEWNA:Strata na:anemostacie: 30 Padługości przewodu: 18,5m * 2 Pa/m = 37 Patrójnikach: 2 szt. * 4 Pa = 8 Pałukach: 2 * 3 Pa = 6 Pakolanach: 2 * 4 Pa = 8 PaSTRONA CZERPNAStrata na:czerpni: 20 Padługości przewodu: 6,5 m * 2 Pa/m = 13 Pakolanie: 2 * 4 Pa = 8 PaSUMA: 30 Pa + 37 Pa + 16 Pa + 6 Pa + 8 Pa + 20 Pa + 19 Pa + 4 Pa = 140 Pa

Zatem strata ciśnienia na instalacji nawiewnej wynosi ΔP=140 Pa

Podobnie liczymy również stratę ciśnieniową dla instalacji wywiewnej.

Obliczenie spadków ciśnień – straty ciśnienia

REKUPERACJA – konstrukcja central – zima

-20oC

-13,1oC+22oC

+15,1oC

+1,6oC

-20oC +22oC

+20oC

Maks. moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica działa z mocą 1,5kWPodgrzew do temp. -8,5oC

Moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica wyłączona

Króciec odprowadzenia skroplin

REKUPERACJA – konstrukcja central – zima

-10oC

-4,8oC+22oC

+16,8oC

+5,8oC

-10oC +22oC

+20,3oC

Maks. moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica działa z mocą 1,31kWPodgrzew do temp. 0oC

Moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica wyłączona

Króciec odprowadzenia skroplin

REKUPERACJA – konstrukcja central

0oC

+3,6oC+22oC

+18,4oC

+5,8oC

0oC +22oC

+20,3oC

Maks. moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica w tym momencie nie działa

Moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica wyłączona

Króciec odprowadzenia skroplin

V – strumień objętości powietrza ogrzewanego [m3/s],

𝜌𝑝 - gęstość powietrza [kg/m3] – w przybliżeniu można przyjąć 1,2 [kg/m3],

𝑐𝑝- ciepło właściwe powietrza [kJ/kg∙K] zwykle przyjmuje się 1,005 [kJ/kg ∙K],

𝑡2 − 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑤𝑖𝑒𝑡𝑟𝑧𝑎 𝑝𝑜 𝑝𝑜𝑑𝑔𝑟𝑧𝑎𝑛𝑖𝑢 [o C],

𝑡1 − 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑤𝑖𝑒𝑡𝑟𝑧𝑎 𝑝𝑟𝑧𝑒𝑑 𝑝𝑜𝑑𝑔𝑟𝑧𝑎𝑛𝑖𝑒𝑚[o C],

REKUPERACJA – analiza wzoru na moc nagrzewnicy

QN= 𝑉 ∙ 𝜌𝑝 ∙ 𝑐𝑝 ∙ 𝑡2 − 𝑡1 [𝑘𝑊]

QN= 0,108 ∙ 1,2 ∙ 1,005 ∙ 0 − (−20) = 2,6𝑘𝑊

𝑄𝑁

𝑉∙𝜌𝑝∙𝑐𝑝= (𝑡2 − 𝑡1) 𝑡1= −

1,5

0,108∙1,2∙1,005+0 𝑡1 ≈-11,5oC

V = 390 m3

h= 0,108

m3

s

REKUPERACJA – analiza – okresy przejściowe

+14oC

+22oC +22oC

+14oC

+22oC

+14oC +22oC

+14oC

REKUPERACJA – konstrukcja central - lato

+30oC

+28,7oC+22oC

+23,3oC

+29,1oC

+30oC +22oC

+22,9oC

Maks. moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica w tym momencie nie działa

Moc nagrzewnicy 1,5kWNagrzewnica wyłączona

Króciec odprowadzenia skroplin

Dziękuję za uwagę!