Wprowadzenie

W specyfikacjach central wentylacyjnych często można znaleźć dwie wartości sprawności odzysku ciepła: sprawność temperaturową oraz sprawność EcoDesign. Wartości te są różne, ponieważ ich sposób obliczania opiera się na odmiennych założeniach.

Jak zatem interpretować jedną i drugą wartość sprawności? Która z nich jest ważniejsza?

W tym artykule dowiesz się wszystkiego co potrzebujesz wiedzieć w tej materii aby móc porównać ze sobą urządzenia różnych producentów.

Definicja sprawności cieplnej i metody jej obliczania

Rozporządzenie 1253/2014 zwane często EkoProjektem, precyzyjnie określa sposób wyznaczania sprawności cieplnej układu odzysku ciepła (UOC).
Oficjalny wzór sprawności cieplnej UOC:

𝜂t = (T2″ − T2′) / (T1′ − T2′)
Gdzie:
– T2″ – temperatura powietrza nawiewanego po odzysku ciepła,
– T2′ – temperatura powietrza zewnętrznego przed wejściem do wymiennika,
– T1′ – temperatura powietrza wywiewanego przed wejściem do wymiennika.

Oznaczenie na schemacie centrali wentylacyjnej temperatur potrzebnych do obliczenia sprawności odzysku ciepła


Uzyskany wynik obliczeń zależy jednak od tego, czy mówimy o sprawności temperaturowej, czy o sprawności EcoDesign, ponieważ każda z nich bazuje na innych wartościach temperatur.

Sprawność temperaturowa – obliczenia w rzeczywistych warunkach klimatycznych

Sprawność temperaturowa określa efektywność odzysku ciepła w rzeczywistych warunkach klimatycznych.
Ważne jest jednak, aby podkreślić, że wysoka sprawność temperaturowa nie gwarantuje zgodności centrali z dyrektywą 1253/2014. Odpowiednia sprawność w odzysku ciepła jest tylko jednym z czynników decydujących o zgodności centrali z EkoProjektem. Jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym. Jeśli bowiem np. wymiennik ciepła ma wysokie opory przepływu, może powodować zwiększone zużycie energii przez wentylatory, co uniemożliwi uzyskanie zgodności z wymaganiami dotyczącymi całkowitej efektywności energetycznej.

Rzeczywiste warunki klimatyczne oznacza co innego w zależności od położenia obiektu. Jeśli mówimy o urządzeniach instalowanych w Polsce, to temperatury obliczeniowe dla Polski wynoszą zimą od -16°C do -24°C i taką temperaturę przyjmiemy do obliczenia sprawności temperaturowej. Jednak np. w Hiszpanii, Włoszech czy Grecji zimowe temperatury obliczeniowe mogą być zbliżone do 0 stopni, a z kolei w krajach skandynawskich temperatury te mogą przekraczać nawet -30 stopni.

Sprawność EcoDesign – ujednolicone warunki testowe

Sprawność EcoDesign to taki sposób jej liczenia, który został ustandaryzowany w ramach Rozporządzenia UE 1253/2014, aby umożliwić porównywanie urządzeń różnych producentów w jednolitych warunkach testowych.

Jak zatem obliczyć sprawność odzysku ciepła godnie z rozporządzeniem 1253/2014?

Dla budynków mieszkalnych:

W rozporządzeniu 1253/2014 (załącznik I, punkt 1, podpunkt 6), czytamy, że:

„Sprawność cieplna UOC przeznaczonego do budynku mieszkalnego (ηt) oznacza stosunek wzrostu temperatury powietrza nawiewanego do spadku temperatury powietrza wywiewanego, przy czym obie te wartości ustala się w odniesieniu do temperatury na zewnątrz, mierzonej przy suchym UOC i w standardowych warunkach powietrza, przy zrównoważonym przepływie masy o natężeniu o wartości odniesienia, różnicy między temperaturą wewnątrz i na zewnątrz wynoszącej 20 K, bez korekcji uwzględniającej dodatkowe ciepło wytwarzane przez silniki wentylatora”.

Dla budynków niemieszkalnych:

W załączniku I, punkt 2, podpunkt 11, czytamy, że:

„Sprawność cieplna UOC przeznaczonego do budynków niemieszkalnych (ηt_swnm) oznacza stosunek wzrostu temperatury powietrza nawiewanego do spadku temperatury powietrza wywiewanego, przy czym obie wartości określane są w odniesieniu do temperatury na zewnątrz, mierzonej w suchych warunkach odniesienia, przy zrównoważonym przepływie masy, różnicy między temperaturą wewnątrz a na zewnątrz wynoszącej 13 K, z wyłączeniem wzrostu ilości ciepła spowodowanego pracą silników wentylatora i wewnętrznymi przeciekami powietrza”.

Co powyższe oznacza w praktyce? Oznacza to, że do obliczeń sprawności EcoDesign przyjmowane są wartości temperatur zewnętrznych o 20 stopni niższe niż temperatura panująca w pomieszczeniu w przypadku pomieszczeń mieszkalnych, lub 13 stopni w przypadku pomieszczeń niemieszkalnych, a dodatkowo obliczenia przeprowadzamy dla powietrza suchego, czyli nie uwzględniamy wpływu na sprawność wilgotności powietrza.

Sprawność tę liczymy także dla zrównoważonych strumieni powietrza, czyli dla równej ilości powietrza nawiewanego o wyciąganego.

Jest to o tyle istotne, że sprawność temperaturową liczymy dla rzeczywistych warunków i jeśli np. powietrza wyciąganego jest znacznie mniej niż nawiewanego, sprawność temperaturowa może być znacznie niższa od sprawnośći EcoDesign i analogicznie znacznie wyższa, w przypadku odwrotnym, czyli gdy znacznie więcej powietrza wyciągamy niż nawiewamy.

Minimalne wymagania sprawności wg EcoDesign

Zgodnie z dyrektywą 1253/2014 aby urządzenie spełniało jej wymagania, aktualne wartości sprawności EcoDeign muszą wynosić conajmniej:

  • 73% – dla wszystkich systemów odzysku ciepła, za wyjątkiem odzysku ciepła z medium pośredniczącym.
  • 68% – dla odzysku ciepła z medium pośredniczącym

Ciekawostką o której mało kto wie jest jednak fakt, że dyrektywa 1253/2014 określa tolerancję warunków rzeczywistych względem teoretycznych.

Jaka ona jest?

Odchylenia dopuszczalne w procedurze weryfikacji

W tabeli 1 załącznika 6 do Rozporządzenia 1253/2014, pt. „Procedura weryfikacji do celów nadzoru rynku”, czytamy, że:

„Wartość uzyskana sprawności cieplnej w wyniku pomiaru nie może być niższa niż 0,93 minimalnej wartości deklarowanej.”

Zatem zmierzona wartość sprawności może być niższa od deklarowanej o 7% i nadal spełniać normy.

Co to oznacza w praktyce?

  • Minimalna sprawność zamiast 73% może wynosić nawet ok. 68% dla wszystkich rodzajów oprócz odzysku z medium pośredniczącym,
  • Dla systemów z medium pośredniczącym może wynosić nawet ok. 63%.

To bardzo istotne, bo oznacza, że wartości katalogowe mogą być wyższe we wskazanym zakresie niż rzeczywiste wyniki testów, a mimo to centrala będzie zgodna z EcoDesign!

Kiedy centrala wentylacyjna nie musi spełniać dyrektywy EcoDesign?

Jako producent często spotykamy się również z nieświadomością wielu inwestorów, szczególnie w przemyśle, że istnieje całkiem obszerna lista wyjątków, w których centrale nie muszą spełniać kryteriów Dyrektywy 1253/2014, czyli nie muszą być zgodne z projektem EcoDesign. To także bardzo istotne, gdyż w wielu przypadkach zdejmuje z inwestora ciężar ponoszenia kosztów związanych z zapewnieniem zgodności systemów wentylacji z dyrektywą, które często nie są małe.

Sytuacje w których inwestor i projektant nie musi brać pod uwagę zapisów dyrektywy to:

  • centrale wentylacyjne z przepływem powietrza poniżej 250 m³/h, z wyjątkiem urządzeń z odzyskiem ciepła powyżej 30 m³/h).
  • Centrale przeznaczone do pracy w atmosferze niebezpiecznej (np. ATEX).
  • Centrale stosowane wyłącznie w procesach przemysłowych.
  • Centrale działające w temperaturze powyżej 100°C lub poniżej -40°C
  • Centrale do systemów przeciwpożarowych (usuwanie dymu).
  • Centrale dla jednostek wojskowych
  • Centrale pracujące wyłącznie w trybie awaryjnym
  • Centrale bez wentylatorów (np. same wymienniki ciepła).

Podsumowanie

Sprawność temperaturowa określa efektywność w lokalnych warunkach, ale nie umożliwia porównywania urządzeń gdyż nie jest parametrem zmieniającym się liniowo wraz z różnicą temperatur. Określa tylko pewien fragment parametrów urządzenia jakim jest odzysk ciepła i nie bierze pod uwagę np. oporów przepływu na wymienniku, które w sposób decydujący wpływają na całkowite zużycie energii.


Sprawność EcoDesign z kolei daje jednolity system porównań, ale nie zawsze odzwierciedla rzeczywiste warunki pracy.
Minimalne wymagania sprawności wynoszą 73% lub 68%, ale rzeczywiste testy mogą dać wyniki nawet o 7% niższe.


Analizując centrale należy brać zatem pod uwagę oba rodzaje sprawności w przypadku, gdy urządzenie powinno spełniać wymogi dyrektywy 1253/2014, ale niekoniecznie należy się kierować sprawnością EkoDesign w przypadkach urządzeń dla przemysłu, czy też pracujących w warunkach specjalistycznych, jak np. bardzo wysokie lub bardzo niskie temperatury.