Sprawność rekuperatora – jak policzyć?

Potocznie mówiąc o sprawności elementu odzysku ciepła mamy zwykle na myśli sprawność temperaturową rekuperatora. W rzeczywistości powinniśmy mówić również o sprawności odzysku energii. Wprawdzie wzory są podobne, ale ten drugi uwzględnia również energię zawartą w parze wodnej. I o tych dwóch wzorach będzie dzisiejszy wpis.

Sprawność rekuperatora – wzór

W wentylacji zwykle mówimy o trzech rodzajach sprawności układów odzysku:

  • Sprawność temperaturowa – to zwykle ją mamy na myśli mówiąc o sprawności rekuperatora. Sprawność ta dana jest wzorem:
    wzor sprawność rekuperatora temperaturowa odzysku ciepla
    gdzie:
    ηT – sprawność temperaturowa rekuperatora (tutaj jako liczba bezwymiarowa z zakresu <0,1), producenci często podają sprawność w procentach
    T1 – temperatura powietrza nawiewanego przed wymiennikiem [°C]
    T2 – temperatura powietrza nawiewanego za wymiennikiem [°C]
    T3 – temperatura powietrza wywiewanego przed wymiennikiem [°C]

Proste przekształcenia pozwalają na obliczenie temperatury powietrza nawiewanego za rekuperatorem:

wzor temperatura powietrza za rekuperatorem

  • Sprawność odzysku energii – jak pamiętamy z wpisu o wyliczaniu ilości energii traconej przez wentylację, energia zgromadzona w powietrzu wilgotnym związana jest z energią samego powietrza (suchego) oraz z energią zawartej w nim pary wodnej. Sumę tych dwóch energii nazywamy entalpią i wyrażamy w [J/kg]. To właśnie z entalpii chętnie korzystają projektanci wentylacji i klimatyzacji, gdyż znacznie ułatwia ona wyliczanie parametrów związanych z procesami, jakim poddawane jest powietrze. Tak więc jeśli mówimy o sprawności odzysku energii, to mamy na myśli sprawność odzysku entalpii daną wzorem:  wzor sprawność rekuperatora odzysku energi entalpiigdzie:
    ηI – sprawność odzysku energii (entalpii)
    I1 – entalpia powietrza nawiewanego przed wymiennikiem [J/kg]
    I2 – entalpia powietrza nawiewanego za wymiennikiem [J/kg]
    I3 – entalpia powietrza wywiewanego przed wymiennikiem [J/kg]
    Jeśli ktoś jest zainteresowaniem tematem wyznaczania parametrów powietrza poddanego typowym przemianom to proszę dać znać w komentarzach do tego wpisu, postaram się przygotować stosowny kalkulator do obliczeń dla typowych procesów: ogrzewania, chłodzenia i mieszania strumieni powietrza.
  • Sprawność odzysku wilgoci – omówię ją w jednym z następnych wpisów, przy okazji omawiania wpływu wentylacji mechanicznej na wilgotność powietrza w domu.

sprawność centrali rekuperacyjnej (centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła) - obliczanie temperatur, wilgotności i ilości skroplin

Wpływ zabezpieczenia przeciwzamrożeniowego na sprawność rekuperatora

Pamiętajmy, że producenci podają jedynie sprawność samego rekuperatora. Nie wszyscy chwalą się w jakich jest ona mierzona warunkach. Może się np. okazać, że rekuperator ma sprawność np. 65% przy temperaturze na zewnątrz -15°C oraz temperaturze w pomieszczeniu 20°C i wilgotności względnej 50%. Taka sprawność spowoduje, że wykraplana po stronie wywiewu woda zacznie zamarzać. Zadziała wtedy automatyka rekuperatora, przez co sprawność całego układu spadnie. Działaniem zabezpieczeń przeciwzamrożeniowych różnych układów odzysku ciepła i ich wpływem na sprawność centrali wentylacyjnej zajmiemy się w kolejnych wpisach.