Wymagania ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych

Komisja Unii Europejskiej, dążąc do poprawy efektywności energetycznej produktów przeznaczonych do użytku domowego oraz stosowanych w sektorach usług i przemysłu, przygotowała dyrektywę 2009/125/WE [6] ustanawiającą ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią. Na stronie Ministerstwa Energii [1] znaleźć można szereg rozporządzeń wykonawczych do wspomnianej dyrektywy dotyczących różnych grup urządzeń, w tym także stosowanych w systemach wentylacyjnych.

Rozporządzenie nr 1253/2014 [2] dotyczące wymogów ekoprojektu dla systemów (urządzeń) wentylacyjnych stawia tym systemom nowe wymagania w zakresie oszczędności energii, warunkujące wprowadzenie ich do obrotu i dopuszczenie do użytku. Zmiany wprowadzane są dwuetapowo – pierwsza z nich obowiązuje już od 1 stycznia 2016 r., druga natomiast wejdzie w życie 1 stycznia 2018 r. Dodatkowo, dokumentem powiązanym z powyższym jest rozporządzenie nr 1254/2014 [3] dotyczące etykiet efektywności energetycznej systemów wentylacyjnych przeznaczonych dla budynków mieszkalnych, obowiązkowych od 1 stycznia 2016 r.

W niniejszym artykule, w tym również w jego tytule, zawarto informację, że rozporządzenia 1253/2014 i 1254/2014 dotyczą wymogów dla systemów wentylacyjnych, co jest zgodne z zapisami polskojęzycznych wersji omawianych dokumentów. Tymczasem np. w anglojęzycznej wersji rozporządzenia 1253/2014 pojawia się zapis ecodesign requirements for ventilation units, co sugeruje, że chodzi o jednostki/urządzenia, a nie systemy wentylacyjne. Podobnego znaczenia doszukiwać się można także w drugim dokumencie oraz ich wersjach opublikowanych w innych językach i dostępnych na stronach internetowych (np. [4]). W terminologii branżowej jednostki/urządzenia oraz systemy wentylacyjne nie są zazwyczaj traktowane równorzędnie, jednak w artykule posłużono się w większości oryginalnymi zapisami, dodając ewentualnie komentarz autora co do ich znaczenia.

Podział systemów wentylacyjnych

Rozporządzenia nr 1253/2014 i 1254/2014 mają zastosowanie w systemach wentylacyjnych, które zdefiniowane są jako urządzenia o napędzie elektrycznym, wyposażone w przynajmniej jeden wirnik, jeden silnik i obudowę, przeznaczone do wymiany, w budynku lub jego części, powietrza zużytego na świeże powietrze z zewnątrz [2, 3]. Szczególne przypadki, w których rozporządzenia nie mają zastosowania, podano w dalszej części artykułu (rys. 1).

W omawianych dokumentach systemy dzielone są ze względu na kierunek przepływu na jedno- i dwukierunkowe oraz ze względu na przeznaczenie – na stosowane w budownictwie mieszkalnym i niemiesz­kalnym.

Strumień powietrza, definiowany precyzyjniej jako maksymalna wartość natężenia przepływu, oznacza deklarowaną maksymalną wartość objętościowego natężenia przepływu powietrza, jaką można osiągnąć w standardowych warunkach (temperatura 20°C i ciśnienie 101 325 Pa – tj. 1 atm) dla kompletnego systemu (np. z zamontowanymi filtrami).

Dla kanałowych systemów przeznaczonych do budynków mieszkalnych natężenie przepływu mierzone jest w odniesieniu do przepływu powietrza przy różnicy ciśnienia statycznego na zewnątrz wynoszącej 100 Pa.

Dla bezkanałowych systemów przeznaczonych dla tych samych budynków mierzone jest w odniesieniu do przepływu powietrza przy najniższej osiąganej całkowitej różnicy ciśnienia o jednej z wymienionych wartości: 10, 20, 50, 100, 150, 200 lub 250 Pa, w zależności od tego, która wartość jest równa zmierzonej różnicy ciśnienia lub tuż poniżej tej wartości.

Rozporządzenie 1253/2014 jako systemy do stosowania w budownictwie mieszkaniowym kwalifikuje te, w których maksymalna wartość natężenia przepływu wynosi 1000 m3/h, natomiast do stosowania w pozostałych obiektach – powyżej 250 m3/h. Jeżeli maksymalna wartość strumienia powietrza mieści się w przedziale 250–1000 m3/h, producent zobowiązany jest do zamieszczenia informacji, czy urządzenie przeznaczone jest wyłącznie do stosowania w budownictwie mieszkalnym, czy również w innych budynkach.

Dla poszczególnych grup systemów rozporządzenie 1253/2014 wprowadza wymagania wskazane w tab. 1 i tab. 3.

Ponadto rozporządzenie 1254/2014 przedstawia klasyfikację energetyczną urządzeń przeznaczonych do stosowania w budownictwie mieszkaniowym przedstawioną w tab. 4. Wszystkie omawiane wytyczne, poza doprowadzeniem do ograniczenia zużycia energii na cele wentylacyjne, pozwalają także na ujednolicenie informacji, które uzyskuje potencjalny nabywca, a co za tym idzie – umożliwiają łatwiejsze porównywanie urządzeń pod kątem parametrów istotnych z punktu widzenia ich eksploatacji.

Wymagania dotyczące systemów stosowanych w budownictwie niemieszkalnym

Maksymalna wewnętrzna jednostkowa moc wentylatora części pełniących funkcję wentylacyjne to termin odnoszący się do zużycia energii elektrycznej do pokonania oporów przepływu na podzespołach urządzenia. Przy jej obliczaniu uwzględnia się wartości E oraz F, przedstawione w tab. 2, będące kolejno premią wynikającą ze sprawności odzysku ciepła oraz korektą uwzględniającą rodzaj zastosowanego filtra powietrza. Premia sprawności E pozwala uwzględnić fakt, że wydajniejszy odzysk ciepła generuje większy spadek ciśnienia w instalacji, a tym samym zwiększa wymaganą moc wentylatora. Korekta dotycząca filtra F stosowana jest natomiast w sytuacji, kiedy system nawiewno-wywiewny odbiega od konfiguracji wzorcowej. Jako konfigurację wzorcową systemu dwukierunkowego traktuje się produkt wyposażony w:

• obudowę,
• co najmniej dwa wentylatory z płynną regulacją prędkości obrotowej lub wielobiegowe,
• element umożliwiający odzysk ciepła,
• czysty filtr bardzo dokładny zamontowany po stronie wlotu (część nawiewna),
• czysty filtr dokładny zamontowany po stronie wywiewu.

Wymagania dotyczące systemów stosowanych w budownictwie mieszkalnym

Zgodnie z rozporządzeniem 1254/2014 od 1 stycznia 2016 r. istnieje obowiązek dołączania do każdego systemu przeznaczonego dla budynków mieszkalnych etykiet informujących o klasie efektywności energetycznej urządzenia. Klasyfikacja odbywa się na podstawie uzyskanego wyniku obliczeń jednostkowego zużycia energii JZE.

Podział na klasy energetyczne, obliczone w oparciu o warunki klimatu umiarkowanego, przedstawiono w tab. 4, a wymogi dotyczące wyglądu etykiety na rys. 2.

Zgodnie z rozporządzeniem 1253/2014 od 1 stycznia 2018 r. klasa urządzeń przeznaczonych dla obiektów mieszkalnych musi zostać podwyższona co najmniej do klasy E, a aktualnie stanowić może nawet klasę G.

Obliczanie wartości jednostkowego zużycia energii

Omawiane rozporządzenia wymagają od producentów, ich przedstawicieli oraz importerów podawania bardziej szczegółowych niż dotychczas informacji na temat oferowanych urządzeń. Jedną z podstawowych informacji, która towarzyszyć powinna sprzedawanemu produktowi przeznaczonemu do wentylacji budynków mieszkalnych, jest wartość jednostkowego zużycia energii na cele wentylacji JZE. Oblicza się je zgodnie z poniższym wzorem:

gdzie:
JZE – jednostkowe zużycie energii na potrzeby wentylacji na 1 m² ogrzewanej powierzchni pomieszczenia mieszkalnego lub budynku, kWh/m²/rok;
t_a – liczba godzin pracy na rok, h/rok;
pef – wskaźnik energii pierwotnej w odniesieniu do wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej;
q_net – stopień zapotrzebowania netto na wentylację na 1 m² ogrzewanej powierzchni, (m³/h)/m²;
MISC – ogólny skonsolidowany wskaźnik odpowiadający danemu typowi systemu, obejmujący wskaźniki wydajności wentylacji, przecieków powietrza w kanałach i innych rodzajów przecieków powietrza;
CRS – czynnik uwzględniający rodzaj sterowania;
x – wykładnik uwzględniający nieliniowość stosunku oszczędności energii cieplnej do oszczędności energii elektrycznej, uzależniony od właściwości silnika i napędu;
JPM – jednostkowy pobór mocy, kW/(m³/h) (określany przez producenta na podstawie badań);
t_h – liczba godzin w sezonie grzewczym, h;

∆T_h – średnia wartość różnicy pomiędzy temperaturą wewnątrz (19°C) a temperaturą na zewnątrz w sezonie grzewczym, pomniejszona o wartość korekcyjną 3 K w celu uwzględnienia zysku ciepła z energii słonecznej i ze źródeł wewnętrznych, K;
η_h – średnia efektywność energetyczna ogrzewania pomieszczeń;
c_air – jednostkowa wydajność grzewcza powietrza o stałym ciśnieniu i stałej gęstości, kWh/(m³ K);
q_ref – referencyjny stopień naturalnej wentylacji w przeliczeniu na 1 m² ogrzewanej powierzchni, (m³/h)/m²;
η_t – sprawność cieplna układu odzysku ciepła (określana przez producenta na podstawie badań);
Q_defr – ilość energii grzewczej zużywanej rocznie do odszraniania 1 m² ogrzewanej powierzchni wyznaczona przy zastosowaniu zmiennoprądowego elektrycznego ogrzewania rezystancyjnego (należy rozumieć jako: ilość energii grzewczej zużywanej na odszranianie wymiennika do odzysku ciepła przeliczona na 1 m² ogrzewanej powierzchni), kWh/m²/rok.

W celu umożliwienia porównania poszczególnych urządzeń, znaczna część danych wykorzystywanych do obliczania JZE podana została w tabeli dołączonej do rozporządzenia (tab. 5). Jedynie wartości JPM oraz η_t określane są przez producenta na podstawie badań.

Ilość energii niezbędnej do odszraniania Q_defr zgodnie z zapisem rozporządzenia obliczana jest wyłącznie dla systemów nawiewno-wywiewnych wyposażonych w przeponowe wymienniki do odzysku ciepła. Dla pozostałych wymienników oraz dla systemów jednokierunkowych Q_defr = 0.

t_defr – okres odszraniania, czyli okres, kiedy temperatura na zewnątrz spada poniżej –4°C, h/rok;
∆T_defr – średnia wartość różnicy temperatury pomiędzy temperaturą na zewnątrz i temperaturą –4°C w okresie odszraniania, K.

Cenną informacją związaną z obliczeniami jednostkowego zużycia energii JZE jest definicja sprawności cieplnej układu odzysku ciepła.

Jak podano w tab. 1, sprawność cieplna układu odzysku ciepła oznacza stosunek wzrostu temperatury powietrza nawiewanego do spadku temperatury powietrza wywiewanego odniesiony do temperatury powietrza na zewnątrz, przy zrównoważonym przepływie masowym.

Podczas badania wymienników przeznaczonych dla budynków niemieszkalnych różnica temperatury zewnętrznej i wewnętrznej powinna wynosić 20 K (wg [5] przy temperaturach powietrza 25°C i 5°C), natomiast dla budynków mieszkalnych 13 K. Jednocześnie nie uwzględnia się ilości ciepła doprowadzanego do powietrza przez pracujące silniki wentylatorów.

gdzie:
η_t – sprawność cieplna odzysku ciepła (sprawność temperaturowa);
t_2’ – temperatura powietrza na zewnątrz, °C,
t_2” – temperatura powietrza za odzyskiem ciepła po stronie pomieszczenia, °C;
t_1”– temperatura powietrza wywiewanego dopływającego do wymiennika z pomieszczenia, °C.

Informacja o zrównoważonym przepływie masowym jest bardzo istotna z punktu widzenia potencjalnych nabywców, gdyż wcześniejsze dane dotyczące sprawności wymienników podawane były często dla jednego z punktów pomiarowych zgodnych z normą PN-EN 308:2001 [5]. Schemat przykładowego wymiennika do odzysku ciepła pokazuje rys 3.

Najkorzystniejszym punktem pomiarowym przy badaniu wymienników jest zgodnie z tą normą przypadek, kiedy stosunek strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego wynosi 1:1,5. Zwiększona objętość strumienia wywiewanego powoduje, że uzyskane sprawności są zawyżone w stosunku do warunków zrównoważonych. Stąd klienci, kupując centralę wentylacyjną (szczególnie niewielką, np. tzw. rekuperator), otrzymywali często dane nieaktualne dla ich sytuacji, na dodatek mocno zawyżone.

Jakich informacji powinni oczekiwać klienci?

Producenci i ich przedstawiciele oraz importerzy urządzeń wentylacyjnych przeznaczonych do wentylacji budynków mieszkalnych i niemieszkalnych są zobowiązani od 1 stycznia 2016 r. do podawania wielu szczegółowych informacji. Informacje takie muszą być zamieszczone w dokumentacji technicznej wyrobów oraz na ogólnodostępnych stronach internetowych producenta, jego przedstawiciela i importerów.

Do podstawowych danych zaliczyć można np. informacje o:

• przeznaczeniu (dla budownictwa mieszkalnego lub niemieszkalnego) rodzaju zastosowanego napędu wentylatorów,
• rodzaju zastosowanego odzysku ciepła i jego sprawności,
• wartości JZE,
• maksymalnym natężenia przepływu,
• poborze mocy napędu wentylatora,
• poziomie mocy akustycznej,
• rodzaju sterowania (wg wskaźnika CRS),
• współczynnikach przecieku powietrza
• i podatności na zmiany ciśnienia.

Z punktu widzenia użytkownika ważnymi informacjami, które zawarte mają być w karcie produktu przeznaczonego do stosowania w budownictwie mieszkalnym, są także te mówiące o rocznym zużyciu energii elektrycznej przeliczonej na 100 m² powierzchni obiektu RZE [kWh/rok] oraz rocznych oszczędnościach w ogrzewaniu ROO [kWh/rok]. Obliczenia tych wartości dokonuje się w oparciu o poniższe wzory:

UWAGA: W polskojęzycznej wersji rozporządzenia niekonsekwentnie zastosowano oznaczenie rocznego zużycia energii elektrycznej. W tekście dokumentu pojawia się oznaczenie RZE, natomiast w przytoczonym wzorze AEC (od zaczerpniętego z angielskiej wersji zapisu annual electricity consumption).

Kiedy rozporządzenie nie musi być stosowane?

Omawiane w niniejszym artykule rozporządzenia nie mają zastosowania:

• w systemach jednokierunkowych (nawiewnych i wywiewnych) o poborze mocy mniejszym niż 30 W na strumień powietrza, jednocześnie systemy te nie są wyłączone z wymogów dotyczących informacji;
• w systemach dwukierunkowych (czyli w systemach nawiewno-wywiewnych) o łącznym poborze mocy mniejszym niż 30 W na strumień powietrza, jednocześnie systemy te nie są wyłączone z wymogów dotyczących informacji;
• dla wentylatorów osiowych lub promieniowych wyposażonych jedynie w obudowę (zgodnie z rozporządzeniem 327/2011) – uwzględnione tylko w 1253/2014;
• w systemach przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem;
• w systemach przeznaczonych wyłącznie do zastosowania w sytuacjach awaryjnych, przez krótki czas;
• w systemach wyposażonych w wymiennik ciepła i pompę ciepła służące odzyskiwaniu energii lub umożliwiające przenoszenie lub odzyskiwanie ciepła dodatkowo do układu odzysku ciepła, z wyjątkiem przenoszenia ciepła w celu ochrony przed zamarzaniem lub odmrażania;
• w urządzeniach sklasyfikowanych jako okapy nadkuchenne wchodzące w zakres odrębnego rozporządzenia dotyczącego urządzeń kuchennych;
• w systemach przeznaczonych do stosowania w warunkach, gdy:
  - temperatura robocza transportowanego powietrza przekracza 100°C,
  - temperatura otoczenia podczas pracy silnika napędzającego wentylator, znajdującego się poza strumieniem powietrza, przekracza 65°C,
  - temperatura transportowanego powietrza lub temperatura otoczenia podczas pracy silnika znajdującego się poza strumieniem powietrza jest niższa niż –40°C,
  - napięcie zasilania przekracza 1000 V w przypadku zasilania prądem przemiennym lub 1500 V w przypadku zasilania prądem stałym,
  - w warunkach narażenia na czynniki toksyczne, łatwopalne, korozyjne lub w warunkach narażenia na substancje ścierne.
•  

UWAGA: W rozporządzeniu 1253/2014 istnieje zapis, że nie obowiązuje ono w systemach dwukierunkowych o łącznym poborze mocy na użytek wentylatorów mniejszym niż 30 W na strumień powietrza [2]. W rozporządzeniu 1254/2014 zapis ten nie pojawia się bezpośrednio, jednak znaleźć tam można inny fragment, mówiący że małe systemy wentylacyjne, których pobór mocy elektrycznej jest mniejszy niż 30 W na strumień powietrza, należy wyłączyć z zakresu niniejszego rozporządzenia [3], bez ich zróżnicowania ze względu na kierunek przepływu powietrza.

Komentarz i wnioski

Przeważająca większość terminów i nazewnictwa zastosowanych w artykule pochodzi bezpośrednio z polskiej wersji językowej rozporządzenia nr 1253/2014 i 1254/2014.

Niestety odnosi się wrażenie, że tłumaczenia z języka oryginalnego dokonano w niektórych miejscach zbyt dosłownie lub pobieżnie, nie do końca posługując się określeniami powszechnie stosowanymi w branży wentylacyjnej. Nie uniknięto też niedociągnięć w oznaczeniach i jednostkach, co powoduje, że dokumenty te są miejscami mało czytelne.

Wprowadzenie rozporządzeń niewątpliwie przynosi korzyści nabywcom urządzeń wentylacyjnych, ponieważ zobowiązuje producentów do podawania informacji istotnych z punktu widzenia późniejszej eksploatacji produktów. Nie wszystkie zawarte w dokumentach wymagania są nowością na rynku, a wiele z nich było spełnianych przez producentów nawet przed wprowadzeniem regulacji prawnych. Ważne jest jednak formalne ujednolicenie wymagań np. w kwestii określania sprawności odzysku ciepła czy też uwzględniania pracy układu przeciwzamrożeniowego wymienników, gdyż do tej pory informacje, które uzyskiwał potencjalny nabywca, były często niepełne, a niekiedy nawet nie do końca wiarygodne.

Niektóre wprowadzone wymagania są jednak nieprecyzyjne. Niejednoznaczne zapisy rozporządzeń, pomimo upływu już stosunkowo długiego czasu od ich opublikowania, nadal są przedmiotem dyskusji wśród producentów. Pojawiające się wątpliwości spowodowały nawet opracowanie poradnika Euroventu ze wskazówkami do interpretacji stosowanych terminów i wymagań [7].

Wątpliwości mogą budzić także np. wysokie oczekiwane sprawności odzysku ciepła, w szczególności w wymiennikach z czynnikiem pośredniczącym, nieodpowiadające na dodatek aktualnym warunkom technicznym [8]. Problem ten poruszany był także już wcześniej [9].

Należy również mieć na uwadze, że podane w kartach produktu wartości np. jednostkowego zapotrzebowania na energię czy też rocznych oszczędności w ogrzewaniu są szacunkowe i pozwalają jedynie na porównywanie urządzeń między sobą. Rzeczywiste koszty eksploatacji instalacji zależą od wielu parametrów, z których część ustalana jest indywidualnie dla danego systemu na etapie projektowym.

Literatura

1. http://www.egospodarka.gov.pl/Energetyka/Efektywnosc +energetyczna/Ekoprojekt, 11.04.2016.
2. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1253/2014 z dnia 7 lipca 2014 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych (DzU UE L 337/8).
3. Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) nr 1254/2014 z dnia 11 lipca 2014 r. uzupełniające dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/30/UE w odniesieniu do etykiet efektywności energetycznej systemów wentylacyjnych przeznaczonych do budynków mieszkalnych (DzU UE L 337/27).
4. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri= CELEX%3A32014R1253, 11.04.2016.
5. PN-EN 308:2001 Procedury badawcze wyznaczania wydajności urządzeń do odzysku ciepła w układzie powietrze – powietrze i powietrze – gazy spalinowe.
6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów związanych z energią (wersja przekształcona) (DzU UE L 285/10).
7. http://www.ventilationunits.eu/media/1014/pp-2015-04-27-eurovent-questions-and-answers-concerning-the-ventilation-units-regulation.pdf.
8. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).
9. Sikończyk I., Czy centrale wentylacyjne będą musiały być większe?, „Rynek Instalacyjny” nr 5/2015, s. 34–40.\

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!