Centrale wentylacyjne – innowacje i nowinki techniczne

Od kilku lat działania producentów central wentylacyjno-klimatyzacyjnych koncentrują się wokół spełnienia wymagań ekoprojektu, a ważnym elementem polityki informacyjnej dostawców stało się sygnowanie wyrobów informacją „gotowy na ErP”.

W ten sposób deklarują oni spełnienie obowiązujących wymogów dyrektywy. Producenci musieli się więc przygotować na spełnienie kolejnych wyzwań – zgodnie z zapisami rozporządzenia Komisji (UE) nr 1253/2014 z 7 lipca 2014 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych rok 2018 przyniósł kolejne zaostrzenie wymagań dla central wentylacyjnych:

• centrale o przeznaczeniu mieszkalnym muszą cechować się JZE (jednostkowym zużyciem energii) nie większym niż –20 kWh/(m² rok), co oznacza, że muszą wytworzyć więcej energii, niż jej zużywają. W praktyce oznacza to nie tylko stosowanie wymiennika o wysokim temperaturowym odzysku ciepła (> 90%), ale też rozwiązań energooszczędnych – w tym obszarze nieodmiennie główną rolę odgrywają wentylatory;
• centrale o przeznaczeniu niemieszkalnym muszą w określonych warunkach zapewnić minimalną sprawność odzysku ciepła o wartości co najmniej 73% (dla układu odzysku ciepła z medium pośredniczącym 68%) i zostać wyposażone w układ kontroli ciśnienia, którego zadaniem jest „pilnowanie” filtrów – mechanizm ostrzegawczy włącza się, jeśli spadek ciśnienia na filtrze przekracza wartość maksymalną.

Firmy pracują nad dostosowaniem się do tych wymagań – niektóre wprowadzały rozwiązania spełniające wymagania ErP 2018 już w latach wcześniejszych. Z punktu widzenia nabywców i użytkowników central ważne są nie tylko rozwiązania konstrukcyjne, ale też polityka cenowa czy podejście do doboru urządzeń.

Przykładem firmy, która przygotowała się do nowych wymogów od tej strony, jest Pro-Vent, który ustalił ceny rekuperatorów dla zastosowań niemieszkalnych z uwzględnieniem kosztu wyposażenia urządzeń w układ kontroli ciśnienia, a dla central z wymiennikiem krzyżowym do zastosowań niemieszkalnych wprowadził nowy parametr – projektowy strumień powietrza, który zapewnia spełnienie kryterium skuteczności odzysku ciepła.

Doskonalsza obudowa dużych central

Wśród prac nad rozwojem konstrukcji bardzo ważnym kierunkiem rozwoju jest doskonalenie ścianek zewnętrznych (większe centrale) i obudów (mniejsze urządzenia), co wpływa na poprawienie izolacyjności całego urządzenia (głównie termicznej, ale i akustycznej) i eliminowanie mostków cieplnych. „Modę” na oferowanie w standardzie dużych central rozpoczęła w 2014 roku Salda (w Polsce dystrybuowana przez Lindab), wprowadzając model SmartAir SW50+ (z certyfikatem Euroventu potwierdzającym klasę mostków termicznych TB1, kiedy standardem na polskim rynku była klasa TB2).

Rozwiązanie to jest możliwe dzięki szczególnej konstrukcji profilu, wypełnionego nowoczesnymi rdzeniami poliuretanowymi (PU) o grubości 45 mm i uzupełnionego o łączenie śrubami montażowymi, izolację taśmami z tworzywa sztucznego, uszczelkami (zewnętrznymi i wewnętrznymi) czy plastikowymi narożnikami o odpowiedniej wytrzymałości. Na rynku dostępne są także duże centrale WK-com w klasie T1/TB1 firmy Wolf.

W urządzeniach o wydajności z zakresu 50 000–200 000 m³/h zastosowano sprawdzoną już przez firmę konstrukcję z podwójnymi ściankami zewnętrznymi – stosuje się tu panele wypełnione wełną mineralną o grubości 60 mm oraz dodatkowo panele z izolacją z PU o grubości 50 mm. Drzwi serwisowe (podwójne) wykonane są w tej samej technologii. Centrale w takim wykonaniu cechują się najwyższą klasą szczelności obudowy (L1) i jej sztywności (D1).

Polipropylen spieniony przyszłością (obudów) central?

Do zastosowań w technice wentylacyjno-klimatyzacyjnej przebojem weszły obudowy wykonywane z polipropylenu spienionego (EPP). Materiał ten wyglądem i strukturą przypomina styropian, jednak elementy wykonywane w tej technologii są bardziej wytrzymałe mechanicznie i sztywne, co więcej – cechują się lepszymi parametrami izolacyjności. Technologia produkcji jest prostsza i mniej kosztowna, a wtryskiwanie do formy pozwala uzyskać kształt dopasowany do danego rekuperatora.

Obudowy te są coraz chętniej stosowane w przypadku mniejszych urządzeń. Dla jednej ze swoich najnowszych mniejszych central – Komfovent DOMEKT R300V o wydajności 300 m3/h, przeznaczonej do średnich domów, a nawet mieszkań – litewski Komfovent (w Polsce reprezentowany przez firmę Ventia) jako pierwszy na świecie zaproponował wymiennik obrotowy w obudowie z EPP. Obudowa ta przyczynia się do zmniejszenia wewnętrznych oporów przepływu powietrza. Poprawia izolacyjność cieplną urządzenia, ograniczając wpływ mostków cieplnych, i przyczynia się do poprawy parametrów akustycznych, wytłumiając rekuperator i nie przenosząc drgań podczas pracy. Według Komfoventu to m.in. dzięki własnościom tej obudowy centrala wyróżnia się niskim poziomem hałasu – 32 dB(A).

Można sądzić, że rozwiązania materiałowe pozostaną przedmiotem intensywnych badań producentów – z jednej strony nowe materiały pozwolą spełnić rosnące wymagania i oczekiwania klientów, a z drugiej dają możliwość zachowania konkretnych parametrów central lub ich podwyższania (np. w wyniku zaostrzenia wymagań prawnych) bez drastycznego wzrostu kosztów produkcji, a tym samym cen dla klientów.

Ciekawe wykorzystanie nowych materiałów zaprezentowała w nowej gamie produktów pod nazwą KLIMOR EVO firma Klimor. W przypadku tego rozwiązania – skierowanego przede wszystkim na rynek amerykański i będącego odpowiedzią na jego potrzeby – zastosowano „innowacyjną technologię opartą m.in. na elementach kompozytowych, redukujących straty ciepła i minimalizujących mostki cieplne”.

Lepsza konstrukcja dla większej efektywności

Pracując nad dostosowaniem swoich flagowych produktów do coraz surowszych wymogów prawnych (szczególnie w aspekcie energooszczędności), firmy często zaczynają od udoskonalania sprawdzonych – często od wielu lat – rozwiązań. Dowodzą tym samym, że detale (np. sposób mocowania czy izolacja połączeń) mogą mieć wpływ na wzrost efektywności odzysku ciepła.

Tak postąpił np. Swegon ze znanym od ponad dwudziestu lat typoszeregiem central GOLD. Szósty już wariant GOLD F zyskał m.in. wymiennik przeciwprądowy (w miejsce krzyżowego). Udoskonalono też szczelność obudowy i unowocześniono detale, np. klamki czy zawiasy. Do skutecznego poprawiania efektywności odzysku ciepła stosuje się też bardziej złożone rozwiązania – czasem trzeba zrewolucjonizować myślenie o konstrukcji centrali. W urządzeniach GOLD F zastosowano rozwiązanie pod nazwą RECOflow – obowiązkowy by-pass umieszczono wewnątrz wymiennika zamiast w części bocznej.

Zmieniono też podejście do technologii rozmrażania – wszyscy producenci i użytkownicy central wiedzą, że praca w trybie antyzamrożeniowym znacznie zwiększa energochłonność centrali. Stąd pomysł na nową, opatentowaną sekwencję sterowania rozmrażaniem (RECOfrost). Nowe podejście pozwala na zwiększenie odzysku energii o kilka procent w skali roku oraz bardziej stabilną pracę centrali (a więc jej trwałość) – nie ma skokowych zmian zapotrzebowania na ciepło uzupełniane przez nagrzewnicę.

Czytaj też: Wybrane aspekty eksploatacyjne systemów wentylacji nawiewno-wywiewnej w budynku niskoenergetycznym >>>

Co z nagrzewnicami?

Stosowanie nagrzewnic i chłodnic w wentylacji wiąże się ze zwiększonym poborem energii przez urządzenia. Dlatego poszukuje się rozwiązań, które albo ograniczają konieczne stosowanie dodatkowych wymienników, albo wręcz je zastępują, stanowiąc źródło ciepła lub chłodu. Coraz częściej stosuje się, uznawane niegdyś za kosztowne, pompy ciepła. Klasycznym już rozwiązaniem jest ReCooler HP – moduł centrali wentylacyjnej eQ z oferty Fläkt Woods. Kluczowym elementem jest w nim rewersyjna pompa ciepła, dzięki której w przypadku niesprzyjających warunków pogodowych można zastosować efektywne ogrzewanie dodatkowe. A dzięki rewersyjności możliwe jest ograniczenie zużycia energii na produkcję chłodu latem.

Innym możliwym rozwiązaniem jest zintegrowanie pompy ciepła w systemie „hybrydowego” odzysku ciepła, zastosowanego np. w centralach VPM (od 1200 do 3200 m³/h) firmy Nilan. Pasywny odzysk energii odbywa się na wymienniku ciepła (wymiennik krzyżowy, rurka ciepła), a za odzysk aktywny odpowiada pompa ciepła wbudowana w strumienie powietrza wywiewanego i nawiewanego w jednostce wentylacyjnej. Pompa ciepła, zużywając mniej energii sieciowej niż nagrzewnica czy chłodnica, dodatkowo odzyskuje doprowadzoną energię. Według deklaracji producenta w wielu przypadkach nie jest konieczne stosowanie dodatkowych nagrzewnic i chłodnic.

Integracja

Rozwiązanie Nilan jest jednym z przykładów rozwiązań, w których pompa ciepła jest „zintegrowana” z urządzeniem. Jest to coraz częstsze zjawisko w przypadku central wentylacyjnych, i to dla różnych wielkości – urządzenia dostarczane są jako „plug&play”. Po części jest to wymóg ustawowy (np. integracja by-passu), a po części niezależne rozwiązania producentów (np. nagrzewnica wtórna). Coraz częściej spotykaną formą „integracji” jest fabryczne okablowanie centrali i integracja przypisanej do niej automatyki.

Standardowe wykonanie central wyposażane jest w kompletną automatykę sterującą pracą centrali. Takie rozwiązanie stosuje np. firma Harmann, która centralę RLI w standardzie wyposaża m.in. w przepustnice wielopłaszczyznowe wraz z siłownikiem ze sprężyną zwrotną, zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe, czujnik temperatury powietrza nawiewanego oraz wyciąganego, presostaty monitorujące stan zabrudzenia filtrów, falowniki, regulatory EC, wyłącznik serwisowy, panel zdalnego sterowania wraz z wbudowanym czujnikiem temperatury, zabezpieczenie termiczne silników elektrycznych, regulator nagrzewnicy i chłodnicy wodnej.

Inteligencja jako standard

Ważnym trendem jest możliwość włączania central w większe systemy – własny system sterowania łączący centrale z pozostałymi elementami instalacji wentylacyjnej (np. regulatory VAV, nawiewniki) czy współpracujące układy instalacji HVACR (np. współpraca z klimatyzatorami realizowana przez rekuperatory Mitsubishi Electric) albo skomplikowany system zarządzania budynkiem (BMS). Przykładowo centrale Geniox oferowane przez Systemair wyposażone są w pełen system automatyki i przystosowane do współpracy z systemami zarządzania budynkiem (BMS). Komunikację z tymi systemami (przez protokoły BACnet lub Modbus RTU) można ustawić z poziomu sterownika centrali. Rozwiązanie to cechuje się nie tylko prostotą integracji z systemami komunikacji, uwzględnia też możliwość rozwoju systemów, by możliwa była współpraca z aktualizowanymi protokołami komunikacji.

Coraz więcej możliwości dają swoim użytkownikom także centralki domowe. Klienci oczekują, że do ich centrali przypisana będzie aplikacja mobilna, umożliwiająca monitoring urządzenia i zdalne ustawianie jego parametrów. Ale to nie wszystko – jak pokazuje przykład rekuperatora aircycle 5.1 firmy Brookvent przewidzianego do dużych domów, który może współpracować z systemem BMS. Rozwiązanie to jest przykładem stałego trendu w segmencie central wentylacyjnych.

Mniejsze centrale potrafią coraz więcej

Z każdym rokiem coraz więcej komponentów kiedyś zarezerwowanych dla dużych central stosowanych jest w urządzeniach mniejszych – wynika to z surowszych wymogów prawnych lub z większej dostępności cenowej komponentów (albo obu zjawisk jednocześnie). Klasycznym przykładem jest obrotowy (regeneracyjny) wymiennik ciepła czy wentylatory EC stosowane np. w małych, do 1000 m3/h, centralach rekuperacyjnych RT Venture Industries – w tym przypadku mają one zewnętrzne wirniki, mogą być regulowane od 0 do 100%, a wtyczki elektryczne umożliwiają łatwą wymianę lub serwis.

Inny przykład to filtry, np. klasy EU5 na wlocie powietrza wyciąganego oraz EU7 na wlocie powietrza nawiewanego w centrali RL marki Harmann, które najczęściej opisuje się w kontekście zdolności do zatrzymywania cząstek wchodzących w skład smogu (PM2,5 i PM10). Kolejnym elementem może być standardowe tworzenie w domu (lub mniejszym obiekcie) systemu „wentylacji na żądanie”, w postaci np. możliwości współpracy z czujnikami wilgoci, obecności i dwutlenku węgla (jak w nowych rekuperatorach Brookvent). Mimo większych kosztów i wyzwań dla producentów, które zwykle przekładają się na wyższe koszty urządzeń, będą to coraz bardziej popularne rozwiązania.   

Czytaj też: Dźwiękochłonność izolacji akustycznych w instalacjach HVAC >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!