Jak działa rekuperator? Zrozumieć sprawność systemu rekuperacji

Co to jest sprawność rekuperatora?

Sprawność rekuperatora to parametr, który mówi nam, jak efektywnie urządzenie odzyskuje ciepło z powietrza wywiewanego, by ogrzać powietrze nawiewane do wnętrza. To klucz do zrozumienia, dlaczego rekuperacja jest dziś tak popularna w nowoczesnym budownictwie. Ale jak sprawdzić, czy Twój rekuperator pracuje na pełnych obrotach? I co zrobić, by tak właśnie było?

Co wpływa na sprawność rekuperatora?

Sprawność rekuperatora zależy od wielu czynników, takich jak konstrukcja wymiennika ciepła, jakość wykonania instalacji czy regularność przeglądów i konserwacji. Warto wiedzieć, że nawet najlepsze urządzenia mogą tracić na efektywności, jeśli nie są odpowiednio serwisowane. Zapchany filtr działa przy tym na dwa sposoby naraz: podnosi opór, przez co wentylator musi dołożyć obrotów i pobiera więcej prądu. Jednocześnie obniża strumień powietrza. Dlatego urządzenie przetłacza mniej niż zakładano. Skali tego spadku nie da się podać jedną liczbą, bo zależy od klasy wkładu, stopnia zabrudzenia i zapasu sprężu w instalacji.

Sprawność temperaturowa – jak ją obliczyć?

Sprawność temperaturowa rekuperatora jest określana jako stosunek energii odzyskanej do energii możliwej do odzyskania. Można ją wyrazić wzorem:

η_t = (t_naw − t_zew) / (t_wyw − t_zew) × 100%

czyli: o ile ogrzało się powietrze nawiewane, podzielone przez to, o ile mogło się ogrzać

gdzie:

t_naw – temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń

t_wyw – temperatura powietrza wywiewanego z pomieszczeń

t_zew – temperatura powietrza zewnętrznego przed wymiennikiem

Zmienność warunków atmosferycznych może wpływać na te wartości, co oznacza, że sprawność może wahać się w zależności od aktualnych warunków pogodowych.

Sprawność temperaturowa to nie to samo co odzysk wilgoci

W kartach katalogowych widzisz najczęściej sprawność temperaturową i wygodnie jest traktować ją jak miarę wszystkiego. Nie jest. Opisuje wyłącznie odzysk ciepła jawnego, czyli tego związanego z temperaturą.

Standardowy wymiennik przeciwprądowy odzyskuje właśnie ciepło jawne i praktycznie nie zawraca wilgoci. Wymiennik entalpiczny albo obrotowy potrafi przenieść część pary wodnej, czyli ciepła utajonego. Ale wtedy trzeba szukać w karcie osobnych danych o sprawności wilgotnościowej. Wysoka sprawność temperaturowa nie oznacza więc, że urządzenie poradzi sobie z przesuszeniem zimą. Co naprawdę wysusza powietrze w sezonie grzewczym, policzyliśmy w osobnym tekście.

Sprawność energetyczna rekuperatora

Parametrem, który daje znacznie lepsze niż sprawność temperaturowa wyobrażenie o możliwości odzysku energii dzięki wymiennikowi, jest sprawność całkowita nazywana też energetyczną. Ta forma sprawności uwzględnia nie tylko różnicę w temperaturach przepływających strumieni powietrza. Ale także zawartość pary wodnej, która kondensuje w niższych temperaturach, uwalniając tzw. ciepło utajone. Znacząca ilość tej pary w powietrzu wpływa znacząco na efektywność wymiany ciepła, co objawia się istotnymi różnicami pomiędzy sprawnością temperaturową a całkowitą. Sprawność całkowita odzwierciedla nie tylko odzysk ciepła jawnego. Ale również skuteczność odzysku wilgoci. 

Praktyczne aspekty sprawności rekuperatorów

Wybierając rekuperator, pamiętaj, że jego sprawność w warunkach domowych może być niższa niż deklarowana przez producenta. Dzieje się tak m.in. z powodu niższej wilgotności powietrza wewnątrz ogrzewanych pomieszczeń zimą. Warto zatem zwracać uwagę nie tylko na sprawność maksymalną. Ale także na opinie i doświadczenia innych użytkowników oraz wyniki niezależnych testów.

Jakie są normy i przepisy?

W Polsce, podobnie jak w całej Unii Europejskiej, istnieją szczegółowe normy dotyczące minimalnych wymagań dla sprawności energetycznej rekuperatorów. Te normy są częścią większych regulacji, mających na celu poprawę efektywności energetycznej i zredukowanie wpływu na środowisko przez obniżenie zużycia energii w budynkach. Normy te są zgodne z dyrektywami Unii Europejskiej, które nakładają na państwa członkowskie obowiązek regularnego aktualizowania swoich przepisów, by były one na bieżąco z postępem technologicznym i nowymi rozwiązaniami w dziedzinie rekuperacji.

Tu trzeba rozdzielić dwie rzeczy, bo w materiałach handlowych mieszają się nagminnie. PN-EN 13141-7 to norma badawcza: opisuje, w jaki sposób zmierzyć parametry jednostki wentylacyjnej, żeby wyniki różnych producentów dało się porównać. Nie ustala progu, od którego urządzenie wolno sprzedawać.

Wymagania rynkowe wynikają z czegoś innego, z rozporządzenia Komisji (UE) nr 1253/2014 w sprawie ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych. To ono określa między innymi minimalną sprawność odzysku, dopuszczalną moc wentylatorów i obowiązek wyposażenia układu odzysku w obejście wymiennika.

W jakich warunkach obowiązuje deklarowana sprawność

Warto natomiast wiedzieć, w jakich warunkach ta katalogowa sprawność jest mierzona, bo to tłumaczy połowę rozbieżności między kartą a domem. Rozporządzenie definiuje ją jako stosunek przyrostu temperatury nawiewu do spadku temperatury wywiewu, odniesionych do temperatury zewnętrznej, przy suchym wymienniku, zrównoważonym przepływie masowym, różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz 13 K i bez korekty o ciepło wytwarzane przez wentylatory. Każdy z tych warunków w prawdziwej instalacji bywa inny.

Znajomość i zrozumienie tych norm jest niezwykle ważne zarówno dla producentów, jak i użytkowników systemów rekuperacji. Dzięki temu mogą oni nie tylko wybrać najbardziej efektywne urządzenia. Ale także zapewnić, że ich instalacja będzie zgodna z obowiązującymi przepisami, co przekłada się na lepszą efektywność energetyczną i mniejsze obciążenie dla środowiska. Regularne aktualizacje przepisów sprawiają, że każdy nowy model rekuperatora musi być jeszcze bardziej zaawansowany technologicznie, co stanowi odpowiedź na rosnące wymagania rynku i użytkowników dążących do maksymalizacji oszczędności energetycznych.

Klucz do oszczędności energetycznych

Podsumowując, sprawność rekuperatora to kluczowy parametr, który decyduje o efektywności energetycznej całego systemu wentylacyjnego w budynku. Zrozumienie i spełnienie wymagań określonych przez normy takie jak PN-EN 13141-7:2021 jest niezbędne, aby zapewnić, że instalacja rekuperacji działa optymalnie i jest zgodna z najnowszymi standardami efektywności energetycznej. Warto jednak pamiętać, że sprawność deklarowana przez producenta może różnić się od tej uzyskiwanej w warunkach domowych, ze względu na różnorodność czynników wpływających na jej wartość. Dlatego też, oprócz zapoznania się z teorią i normami, warto skonsultować się z doświadczonymi specjalistami, którzy pomogą wybrać odpowiedni rekuperator i zadbać o jego prawidłową eksploatację.

W kolejnym artykule przyjrzymy się bliżej przyczynom zmniejszonej sprawności rekuperatorów oraz praktycznym sposobom na poprawę ich wydajności. Dzięki temu będziesz mógł nie tylko zwiększyć komfort użytkowania, ale również zredukować koszty związane z ogrzewaniem i chłodzeniem domu. Poniżej pokazujemy, dlaczego liczba z karty katalogowej i wynik w konkretnym domu to dwie różne rzeczy.

Dlaczego 92 procent z karty katalogowej to nie 92 procent w Twoim domu

Deklarowana sprawność temperaturowa jest wartością laboratoryjną, mierzoną przy zrównoważonych strumieniach nawiewu i wywiewu, w ustalonej temperaturze i wilgotności, na czystych filtrach i bez cykli odszraniania. W budynku każdy z tych warunków bywa niespełniony, a każdy odchyla wynik w tę samą stronę, czyli w dół.

Pięć rzeczy, które obniżają rzeczywisty odzysk:

• Niezbilansowane strumienie. Jeżeli nawiew i wywiew różnią się o kilkanaście procent, pomiar temperatury nadal pokaże wysoką wartość. Ale odzyskana energia będzie mniejsza, bo dotyczy mniejszej masy powietrza.
• Nieszczelność wewnętrzna urządzenia. Część powietrza wywiewanego przecieka wewnątrz obudowy z powrotem do nawiewu, zamiast wyjść wyrzutnią. Temperatura nawiewu rośnie, sprawność liczona z temperatur rośnie razem z nią, a do pokoi wraca zużyte powietrze. To parametr, o którym w polskich zestawieniach mówi się najrzadziej, a który potrafi wywrócić całe porównanie.
• Cykle odszraniania. W czasie rozmrażania wymiennika odzysk spada praktycznie do zera, a przy strategii z wyłączaniem nawiewu instalacja przez kilkanaście minut wentyluje budynek jednostronnie. Rozpisaliśmy to we wpisie o pracy rekuperatora zimą.
• Nieizolowane przewody w strefie nieogrzewanej. Ciepło odzyskane w wymienniku ucieka na poddaszu, zanim dotrze do pokoju. Wymiennik pracuje poprawnie, tylko efekt nie dociera do mieszkańca.
• Zapchane filtry. Spadek strumienia oznacza mniej odzyskanej energii, nawet przy niezmienionej sprawności procentowej. Wkłady filtracyjne to element eksploatacyjny, nie jednorazowy.

Rachunek, który zmienia kolejność kryteriów

Załóżmy dom wymagający 215 m³/h pracy ciągłej i sezon grzewczy trwający około pięciu tysięcy godzin, przy średniej różnicy temperatur rzędu 12 K. Strumień ciepła, który przechodzi przez wymiennik, wynosi wtedy około 860 W.

Różnica między urządzeniem o sprawności 88 procent a takim o sprawności 92 procent to około 35 W, czyli mniej więcej 170 kWh w sezonie. Przy cenie energii rzędu 1 zł za kWh (stan na 2026 rok) daje to około 170 zł rocznie.

Teraz druga liczba, której w kartach katalogowych szuka się znacznie trudniej. Moc właściwa wentylatorów, oznaczana jako SFP, mówi ile watów pobiera urządzenie na każdy metr sześcienny powietrza na godzinę. Jednostka o SFP na poziomie 0,3 W na m³/h przy strumieniu 215 m³/h pobiera około 65 W, a taka o SFP 0,5 już około 108 W. Różnica 43 W przy pracy całorocznej, czyli około 8 760 godzin, daje blisko 380 kWh rocznie.

Wniosek jest niewygodny dla sposobu, w jaki sprzedaje się rekuperatory: prąd zjadany przez wentylatory kosztuje ponad dwa razy więcej niż różnica w sprawności odzysku, o którą toczą się spory w zestawieniach. Sprawność krzyczy z pierwszej strony katalogu, SFP bywa schowane w tabeli na końcu, a to ono zabiera pieniądze przez cały rok, także latem, gdy nie ma czego odzyskiwać.

Jak porównać dwa urządzenia i nie dać się zwieść

Żeby porównanie miało sens, oba urządzenia trzeba sprowadzić do tych samych warunków: wydajność przy tym samym sprężu dyspozycyjnym, sprawność przy zbilansowanych strumieniach, pobór mocy w tym samym punkcie pracy i hałas przy tej samej wydajności. Zestawienie dwóch kart katalogowych bez tego zabiegu jest porównaniem tego, co producenci postanowili pokazać.

Warto też zapytać wprost o szczelność wewnętrzną. Jeżeli producent ją podaje, zwykle znaczy to, że ma się czym pochwalić. Jeżeli w danych technicznych tej pozycji nie ma wcale, to jest to informacja sama w sobie. Szerzej o tym parametrze piszemy we wpisie o szczelności wewnętrznej.

Pozostałe kryteria doboru, od wydajności przy sprężu po serwis i cykl życia, zebraliśmy w poradniku jak wybrać rekuperator, a sposób liczenia wymaganego strumienia w tekście o doborze rekuperatora. Same jednostki znajdziesz w kategorii rekuperatory.

Najważniejsze w jednym zdaniu

Sprawność zapisana w karcie mówi o urządzeniu w laboratorium, a nie o Twoim domu. O tym, ile naprawdę odzyskasz, decyduje zbilansowanie instalacji, szczelność urządzenia, izolacja przewodów i regularna wymiana filtrów, a o rachunku za prąd bardziej niż sprawność decyduje pobór wentylatorów.

Czytaj dalej

Planujesz instalację albo chcesz sprawdzić istniejącą? Zacznij od bezpłatnej wyceny rekuperacji, a przy budynku istniejącym od wizji lokalnej.