Rekuperacja entalpiczna umożliwia odzyskiwanie ciepła, które wynika z różnic temperatur powstających w wymienniku ciepła. Proces ten w przypadku zwykłej rekuperacji jest niemal identyczny. Nasuwa się zatem pytanie: w czym tkwi kluczowa różnica między urządzeniami z tradycyjnymi wymiennikami ciepła typu HRV (Heat Recovery Ventilation) a wymiennikami entalpicznymi ERV (Energy Recovery Ventilation)?
W rekuperacji z tradycyjnymi wymiennikami ciepła, osiągana jest wyższa średnia sprawność temperaturową niż w wymiennikach entalpicznych. Innymi słowy, w systemach HRV skuteczniej odzyskuje się ciepło z powietrza, które opuszcza budynek.
To oznacza, że większość ciepła, które normalnie uciekałoby na zewnątrz, jest 'przechwytywana' i wykorzystywana ponownie do ogrzewania świeżego powietrza wprowadzanego do wnętrza budynku.
W przypadku wymienników ERV proces ten jest mniej efektywny pod względem temperatury.
Sprawność wymienników tradycyjnych dochodzi do 95%, podczas gdy wymienniki entalpiczne osiągają sprawność na poziomie około 85%, w zależności od modelu. Co istotne, wymienniki entalpiczne charakteryzują się zdolnością do odzyskiwania wilgoci, która jest istotna dla komfortu mieszkańców.
Czy warto stosować rekuperację entalpiczną?
Tutaj rodzi się pytanie o sens stosowania wymienników entalpicznych, jeśli mają niższą sprawność w odzyskiwaniu ciepła. Odpowiedź tkwi w charakterystyce klimatu Polski, gdzie zimą, temperatury często spadają poniżej zera, a wilgoć z powietrza wytrąca się i zamarza, co sprawia, że powietrze ma tendencje do bycia suchym.
W tym kontekście, rekuperatory entalpiczne, odzyskując wilgoć z powietrza, zapewniają większy komfort wewnątrz pomieszczeń, zwłaszcza w sezonie grzewczym, kiedy wentylacja naturalna jest ograniczona.
Tradycyjne systemy HRV obniżają wilgotność powietrza w trakcie rekuperacji, co sprawia, że do wnętrz trafia powietrze odczuwalne jako „suche”.
Ważnym jest zatem, że dla zdrowia i komfortu mieszkańców istotna jest nie tylko temperatura, ale także wilgotność powietrza.
W tym kontekście, rekuperatory entalpiczne ERV, które odzyskują zarówno ciepło, jak i wilgoć, mogą stanowić korzystną alternatywę dla tradycyjnych systemów HRV.
Optymalna wilgotność powietrza w domu.
Jaka wilgotność powietrza w sypialni.
Odpowiedni poziom wilgotności względnej powietrza jest ważny dla zdrowia i samopoczucia, co temperatura. Zbyt niska wilgotność powoduje wysuszanie się śluzówek i zatok. Wysuszone śluzówki przestają stanowić barierę dla bakterii i wirusów, tym samym rośnie ryzyko infekcji lub reakcji alergicznych.
Co to jest wilgotność względna ?
Jest to wartość wyrażona w procentach, mówi nam ile pary wodnej, znajduje się w powietrzu.
Suchość powietrza odczuwamy, jeżeli jego wilgotność spada poniżej 45%, wraz z wysuszaniem zatok i śluzówek, trudniej nam odczuć komfort cieplny. Natomiast zbyt wysoka wilgotność względna powyżej 60% powoduje odczucie ciężkiego powietrza, trudniej się oddycha i prowadzi powstania pleśni w budynku.
Zatem wilgotność powietrza w sypialni dla naszego komfortu powinna się mieścić między 45% a 60%.
Co to jest entalpia ?
Entalpia jest pojęciem z termodynamiki, opisuje zawartość ciepła. Odnosi się do danego układu termodynamicznego. Dokładniej jest to wielkosć fizyczna będąca funkcją stanu, wymiarze energii. Może to być zamknięty zbiornik, przestrzeń. Ten układ ma swoją energię cieplną, czyli temperaturę i ciśnienie oraz objętość.
Etnalpię wyraża się wzorem
H = E + PV
Gdzie:
H-oznacza entalpie
E-jest energią układu, czyli temperatura.
P-jest ciśnieniem naszego układu
V-jest objętością
Załóżmy, że naszym układem termodynamicznym będzie to czajnik elektryczny. Włączając czajnik, zaczynamy dostarczać energii cieplnej. Dostarczane ciepło będzie powodowało wzrost temperatury do osiągnięcia 100 °C, mówimy tu o cieple jawnym. Proces odparowywania wody wymaga ciągłego dostarczania energii, bez widocznego wzrostu temperatury, następuje przesunięcie fazie do momentu odparowania całej wody. Po odparowaniu całej wody następuje dalszy wzrost temperatury.
Inaczej entalpia to suma ciepła jawnego i utajonego, a dokładnie oznacza energię wewnętrzną układu z uwzględnieniem jego objętości i ciśnienia, jakie w nim panuje.
W naszym układzie ciepło utajone zawarte jest w parze wodnej. Nie odczuwamy tego ciepła bezpośrednio na skórze i trudno je zmierzyć termometrem. Energia zawarta w parze wodnej jest znacząca i istotna dla naszego komfortu w domu.
Budowa i zasada działania wymiennika entalpicznego.
Tradycyjne wymienniki ciepła składają się z tworzyw sztucznych, gdzie specjalnie profilowane lamele tworzą system kanałów dla przepływu powietrza z zewnątrz i wewnątrz budynku. Z kolei wymienniki entalpiczne wykorzystują dodatkowo specjalny rodzaj membrany, przypominającej materiały używane w odzieży wysokogórskiej.
Membrana umożliwia nie tylko przekazanie temperatury, ale również części wilgoci między strumieniami powietrza, bez ich bezpośredniego mieszania.
Jest to kluczowa różnica, która pozwala na lepsze zarządzanie wilgotnością w budynku, jednocześnie zachowując efektywność termiczną.
Entalpiczny wymiennik ciepła: gdzie ta entalpia ?
Więc jak działa rekuperator entalpiczny ? Wspominaliśmy, że skuteczność temperaturowa rekuperatorów HRV jest wyższa od ERV (wymienników entalopicznych), ale w ostateczności uzysk energetyczny jest o wiele wyższy wymiennikach entalipicznych. Wynika to z dodatkowej energii, która pochodzi z pary wodnej odzyskiwanej z powietrza w wywiewanego. Ciepło ukryte w parze wodnej zawiera w sobie tyle energii, że różnice na uzysku są znaczące. Dosłownie mówiąc woda, aby mogła przejść do stanu gazowego, musi otrzymać dodatkową energię cieplną stąd dodatkowa energia w naszym układzie.
Para wodna zawiera w sobie dużo ciepła właściwego 1970 J/(kg*K). Zatem wymiennik entalpiczny pozwala na odzysk ciepła jawnego, jak i ciepła utajonego, który nie wpływa bezpośrednio na temperaturę, lecz na komfort cieplny. To dzięki zawartości wilgoci w powietrzu łatwiej nam się rozgrzać. W przypadku niskiej wilgodności potrzebujemy nastawiać wyższą temperature by uzyskać podby efekt. Zatem wilgość w powietrzu jest również nośnikiem energii i jest nieodzownym elementem komfortu.
Podsumowując, zaletami wymiennika entalpicznego jest:
-
wysoka sprawność odzysku energii ciepła (ciepło jawne i utajone),
-
odzysk wilgoci stanowczo poprawia komfort i warunki zdrowotne w budynku,
-
wyższa średnioroczna sprawność energetyczna rekuperatora, brak szronienia.
Wady i zalety rekuperacji.
Zalety rekuperacji.
1. Świeże powietrze w domu - ciągła wymiana powietrza.
Główną zaletą rekuperacji jest możliwość ciągłej wymiany zużytego powietrza przez całą dobę, niezależnie od pory roku. Latem powietrze zostaje schłodzone, a zimą, kiedy potrzebujemy ogrzane. Dzięki ciągłej wymianie powietrze ma o wiele niższą zawartość dwutlenku węgla, jest pozbawione alergenów i smogu. System idealnie się nadaje dla osób z wszelkiego rodzaju alergiami.
2. Skuteczna filtracja nawiewanego powietrza.
Dzięki zastosowaniu filtrów klasy F7 daje możliwość zatrzymania ponad 90% cząstek stałych o wielkości 1-10µm oraz 75% pyłu o rozmiarach 0,3-1µm. Smog składa się z cząstek, które przekraczają 10µm. Dodatkowo rekuperacja może być wyposażona w systemy antysmogowe oparte o elektrofiltry oczyszczające powietrze dokładniejsze niż filtry Hepa, które dodatkowo jonizują nawiewane powietrze.
3. Mniejszcze rachunki - oszczędności na ogrzewaniu.
Poziom wydajności systemu rekuperacji szacuje się w zakresie 30-50%. Dzięki czemu zapotrzebowanie na energię dostarczaną w postaci ogrzewania maleje drastycznie. Rachunki za ogrzewanie w miesiącu mogą spaść nawet do 50%. Dlatego jest to pierwszy system brany pod uwagę przy budowie domów energooszczędnych i pasywnych.
4. Pełen komfort i możliwość kontroli powietrza.
Możemy zapomnieć o muchach i komarach w okresie wiosennym i letnim, powietrze ulega ciągłej wymianie, usuwając wszelkiego rodzaju zapachy na zewnątrz. Powietrze latem jest dochładzacze a zimą ogrzewane, a system sterowania pozwala nam na określenie ilości powietrza nawiewanego i monitorowania jego parametrów.
5. Możliwość pracy z gruntownym wymiennikiem ciepła (gwc).
Dodatkowa opcja wykorzystania energii z gruntu do wstępnego ogrzania powierza zimą lub schodzenia latem. Doskonale sprawdza się przy wysokich lub niskich temperatur zewnętrznych.
Wady rekuperacji.
Minusy rekuperacji.
1. Koszty
Rekuperacja wymaga zainwestowania dodatkowych pieniędzy, lecz tym samym odpadają koszty budowy wentylacji grawitacyjnej i kominów dachowych oraz pojawia się możliwość tańszych okien nieotwieranych.
Należy pamiętać, że rekuperacja wymaga corocznych przeglądów, wymiany filtrów i zużycia prądu w granicach 150 – 250 zł rocznie.
2. Rekuperator jako urządzenie.
Jak każde urządzenie, tak rekuperacja wymaga odpowiednich przeglądów i wymiany filtrów, jednak może się zdarzyć awaria. Jeżeli zdarzy się w okresie gwarancyjnym, nie odczujemy tego. Dlatego warto pytać producenta lub firmę instalatorską o możliwość przedłużenia gwarancji.
3. Profesjonalny montaż.
Montaż rekuperacji wymaga odpowiedniego projektu wraz z wykonaniem instalacji. Kluczowym aspektem jest wybór odpowiedniego rekuperatora pod względem mocy i parametrów. W tym przypadku wybór firmy instalacyjnej jest kluczowy, warto sprawdzać opinie klientów.
4. Zbyt suche powietrze.
W tradycyjnych wymiennikach HRV może nastąpić do zbyt dużego przesuszania powietrza w mieszkaniu, wpływa to negatywnie na komfort, zwłaszcza w sypialni. Istnieje wiele możliwość uniknięcia tego stanu rzeczy jak montowanie rekuperatora entalpicznego lub dodatkowych nawilżaczy powietrza.