W miarę jak wzrastają wymagania ochrony cieplnej budynków, zwiększa się udział strat ciepła na ogrzanie powietrza wentylacyjnego. Obecnie ilość energii koniecznej do podgrzania powietrza wentylacyjnego przekracza 50% całkowitej ilości energii na cele ogrzewcze. Ekonomicznie uzasadnione dalsze zmniejszenie zużycia energii jest możliwe tylko poprzez zmniejszenie zużycia energii do podgrzania powietrza wentylacyjnego. Można je uzyskać poprzez odzysk ciepła z usuwanego powietrza wentylacyjnego przy użyciu rekuperatora lub pompy ciepła.
Drugie rozwiązanie wykorzystywane jest np. do podgrzewania c.w.u. Korzystanie z rekuperatora wymaga zmiany systemu wentylacji grawitacyjnej na mechaniczną nawiewno-wywiewną. Pociąga to za sobą konieczność budowania szczelnych obiektów (Δp < 20 Pa). Należy również zwrócić uwagę na odpowiednie zaprojektowanie wentylacji wywiewnej z okapów kuchennych, których nie zaleca się instalować w systemach odzysku ciepła. Podobnie użytkowanie kominka z wkładem wymaga odpowiednich rozwiązań oraz szczególnie starannej regulacji układu wentylacji.
Opis układów wentylacji
Budynki będące przedmiotem analizy zlokalizowane są w III strefie klimatycznej w okolicach Opola. Budowa budynku (A) została zakończona 8 lat temu i od tego czasu jest on użytkowany. Drugi budynek (B) jest ogrzewany od dwóch sezonów grzewczych. W tabeli 1. podano roczne obliczeniowe zużycie energii na potrzeby c.o. z wydzieleniem energii na podgrzanie powietrza wentylacyjnego, wskaźnik rocznego zużycia energii, rodzaj ogrzewania oraz źródło ciepła. W budynku A jest rekuperator przeciwprądowy, a w budynku B podwójny krzyżowy. Oba pracujące rekuperatory znajdują się na nieużytkowych poddaszach.
W budynku A urządzenie zainstalowane jest nad piętrem budynku na nieocieplonym poddaszu, gdzie temperatura otoczenia rekuperatora i kanałów rozprowadzających powietrze zbliżona jest do temperatury zewnętrznej. W budynku B rekuperator zamonotowano nad garażem, na poddaszu, które zostało ocieplone 22 cm warstwą wełny mineralnej i występuje tu wyraźnie wyższa temperatura.
Rozprowadzanie powietrza w budynku A odbywa się w poziomych odcinkach za pomocą rur PCV zaizolowanych termicznie 4 cm warstwą wełny mineralnej (fot. 4). Natomiast połączenie kanałów z rekuperatorem wykonano przy użyciu kanałów elastycznych. Do dystrybucji powietrza na niższe kondygnacje wykorzystano murowane kanały wentylacji grawitacyjnej zaślepione od góry. W budynku B rozprowadzenie powietrza zostało wykonane typowymi izolowanymi kanałami typu Flex (fot. 5).
 |
 |
| Fot. 1. Wymienniki ciepła: a) przeciwprądowy w budynku A, b) podwójny krzyżowy w budynku B (fot. S. Zator) | Fot. 2. Zdjęcie i termogram rekuperatora przeciwprądowego przy tamb = 1°C i tzew = –1°C (fot. S. Zator) |
Efektywność odzysku energii
Wielkością charakteryzującą rekuperator jako urządzenie do odzysku energii jest tzw. efektywność odzysku ciepła (energii) Eo, definiowana jako iloraz energii odzyskanej Qodzysk (lub mocy Podzysk) do energii Qusun (lub mocy Pusun), którą należałoby dostarczyć, aby ogrzać powietrze wentylacyjne:
