Rooftop z odzyskiem ciepła oddaje do hali część ciepła z powietrza wywiewanego. Ile dokładnie, policzysz z trzech liczb: strumienia powietrza, różnicy temperatur i sprawności wymiennika. Odzysk ciepła w rooftopie przy sprawności rzędu 70 procent i mrozie potrafi pokryć większość mocy nagrzewnicy. Poniżej pokazujemy, jak czytać sprawność odzysku ciepła, i liczymy przykład. Zadzwoń: +48 501 179 381, działamy w całej Polsce.
Osobno opisujemy również rooftop z wymiennikiem krzyżowym i inne sposoby na odzysk ciepła z powietrza wywiewanego.
Spis treści:
Rooftop z odzyskiem ciepła: trzy rodzaje wymienników
Rooftop z odzyskiem ciepła ma dwa strumienie powietrza: świeże z zewnątrz i zużyte z hali. Między nimi stoi wymiennik odzysku ciepła, który przenosi ciepło bez mieszania strumieni albo z niewielkim przeciekiem, zależnie od konstrukcji.
- Rooftop z wymiennikiem krzyżowym lub przeciwprądowym: płyty rozdzielają strumienie, brak części ruchomych, wrażliwość na szron przy mrozie.
- Rooftop z wymiennikiem obrotowym: wyższa sprawność i odzysk wilgoci, natomiast możliwy przeciek powietrza wywiewanego do nawiewu.
- Układ z medium pośredniczącym, czyli glikolowy: dwie chłodnice połączone obiegiem, pełne rozdzielenie strumieni, niższa sprawność.
Część producentów oferuje ponadto odzysk aktywny, w którym obieg chłodniczy rooftopa pracuje jako pompa ciepła między wywiewem a nawiewem. To rozwiązanie liczy się inaczej, bo zużywa energię sprężarki. Dlatego w tym tekście skupiamy się na samym wymienniku. Odzysk pasywny nie zużywa bowiem nic poza mocą wentylatorów na pokonanie oporu wymiennika.
Wybór konstrukcji zależy natomiast od powietrza w hali. Przy zapyleniu, mgle olejowej albo zapachach rozdzielenie strumieni staje się ważniejsze niż ostatnie punkty sprawności. Z kolei w czystej hali magazynowej wymiennik obrotowy daje najwięcej ciepła za tę samą cenę energii wentylatorów.
Sprawność odzysku ciepła: liczba z karty
Sprawność odzysku ciepła to sprawność temperaturowa. Oznacza ona stosunek podgrzania powietrza świeżego w wymienniku do różnicy temperatur między wywiewem a powietrzem zewnętrznym. Przy równych strumieniach liczysz ją tak: od temperatury nawiewu za wymiennikiem odejmujesz temperaturę zewnętrzną. Wynik dzielisz przez różnicę między temperaturą wywiewu a zewnętrzną.
Dla urządzeń wentylacyjnych innych niż mieszkaniowe rozporządzenie Komisji (UE) nr 1253/2014 w sprawie ekoprojektu wymaga od 2018 roku minimalnej sprawności cieplnej odzysku 73 procent. Dla układów z medium pośredniczącym jest to natomiast 68 procent (załącznik III). Pełny tekst: rozporządzenie (UE) nr 1253/2014 na EUR-Lex.
Liczba z karty dotyczy jednak warunków referencyjnych i równych strumieni. W hali strumienie rzadko są równe, ponieważ część powietrza ucieka przez bramy i odciągi miejscowe. Sprawność odzysku ciepła w pracy sprawdzamy więc czterema czujnikami temperatury, a nie kartą katalogową.
Odzysk ciepła w rooftopie podaje się też czasem jako odzysk entalpii, gdy wymiennik obrotowy przenosi również wilgoć. Dlatego przy porównywaniu ofert pytaj, którą wartość producent ma na myśli.
Przykład: ile ciepła wraca do hali
Weźmy halę z rooftopem o strumieniu 10 000 m³/h nawiewu i tyle samo wywiewu. Temperatura wywiewu wynosi 18°C, a zewnętrzna minus 10°C. Sprawność temperaturowa wymiennika niech wynosi 70 procent.
Różnica między wywiewem a powietrzem zewnętrznym wynosi 28 K. Podgrzanie powietrza świeżego w wymienniku to więc 0,7 × 28 K = 19,6 K. W efekcie powietrze zewnętrzne o temperaturze minus 10°C opuszcza wymiennik z temperaturą około 9,6°C.
Moc odzyskana to strumień masy razy ciepło właściwe razy podgrzanie. Liczymy: 10 000/3600 × 1,2 × 1,005 × 19,6, czyli około 79 kW. Dla porównania podgrzanie tego samego strumienia od minus 10°C do 18°C bez odzysku wymaga około 113 kW. Nagrzewnica za wymiennikiem dogrzewa zatem powietrze od 9,6°C do 18°C mocą około 34 kW zamiast 113 kW.
Przy łagodniejszej pogodzie liczby maleją. Przy plus 5°C na zewnątrz podgrzanie w wymienniku wynosi 0,7 × 13 K = 9,1 K. Odzyskana moc to wtedy około 37 kW. Dlatego roczny efekt liczymy godzina po godzinie z danych klimatycznych dla lokalizacji, a nie z jednego punktu obliczeniowego. Przykład pokazuje jednak skalę. Odzysk ciepła z powietrza wywiewanego zmniejsza moc nagrzewnicy oraz rachunek za gaz lub prąd w każdej godzinie z wentylacją.
Liczby z przykładu są jedynie założeniami do pokazania metody, nie danymi Twojej hali.
Co obniża odzysk ciepła w rooftopie
Rzeczywisty odzysk ciepła w rooftopie bywa jednak niższy od obliczonego z kilku powodów.
- Szron na wymienniku krzyżowym przy mrozie, który sterownik usuwa bypassem albo obniżeniem strumienia nawiewu.
- Niezrównoważone strumienie, gdy wywiew jest mniejszy od nawiewu, bo część powietrza wychodzi odciągami.
- Zabrudzone filtry i lamele, które ograniczają przepływ przez wymiennik.
- Nieszczelna przepustnica bypassu, przez którą powietrze omija wymiennik przez całą zimę.
- Źle ustawione czujniki temperatury, przez które automatyka zbyt wcześnie włącza odszranianie.
Dlatego każdy z tych punktów sprawdzamy przy przeglądzie przed zimą, podobnie jak przy przeglądzie centrali wentylacyjnej przed zimą. Bypass zasługuje na osobną uwagę. Latem jego otwarcie jest pożądane, natomiast zimą nieszczelność oznacza stratę całego odzysku.
Rooftop z wymiennikiem krzyżowym traci ponadto odzysk w czasie odszraniania. Jeśli więc hala leży w rejonie z długimi mrozami, porównaj go z układem obrotowym albo z nagrzewnicą wstępną, która zapobiega szronieniu.
Rooftop z odzyskiem ciepła: dane do doboru
Do doboru potrzebujemy danych z hali, a nie tylko jej powierzchni. Oto lista, od której zaczynamy:
- Wymagany strumień powietrza świeżego z procesu, liczby osób lub przepisów.
- Bilans strumieni: ile powietrza wychodzi odciągami, a ile może wrócić przez rooftop.
- Temperatura i wilgotność w hali zimą oraz zanieczyszczenia w powietrzu wywiewanym.
- Zyski ciepła od maszyn, które zimą zmniejszają potrzebę grzania, a tym samym opłacalność, jaką daje odzysk ciepła z powietrza wywiewanego.
- Dostępne źródło ciepła dla nagrzewnicy dogrzewającej: woda, gaz, prąd.
- Miejsce na dachu, nośność i trasa kanałów wywiewnych.
Rooftop z odzyskiem ciepła ma sens wtedy, gdy z hali faktycznie wychodzi ciepłe powietrze, które można zawrócić do wymiennika. Hala z dużymi odciągami technologicznymi oddaje natomiast ciepło kominami, więc w rooftopie nie ma czego odzyskać. Kanał wywiewny musi więc prowadzić do urządzenia, a nie tylko na dach. W takim przypadku warto liczyć odzysk ciepła ze sprężarek, podobnie jak przy odzysku ciepła z chillerów.
Rooftop z rekuperacją porównujemy też z wariantem bez odzysku i z większą nagrzewnicą. Różnica w cenie urządzeń zwraca się przez mniejsze zużycie ciepła. Czas zwrotu zależy natomiast od strumienia, godzin pracy wentylacji i ceny energii. Latem ten sam rooftop chłodzi halę, co opisaliśmy w tekście o chłodzeniu hali produkcyjnej. Ustawienia zimowe znajdziesz z kolei w artykule o rooftopie do hali produkcyjnej zimą.
Czytaj także:
Pytania i odpowiedzi
Czy rooftop z odzyskiem ciepła wymaga kanału wywiewnego?
Tak. Bez doprowadzenia powietrza wywiewanego do urządzenia wymiennik nie ma bowiem skąd odebrać ciepła. W halach z rooftopem nawiewnym bez wywiewu dobudowa kanałów wywiewnych jest zatem częścią inwestycji.
Jaka sprawność odzysku jest realna w hali?
Sprawność z karty dotyczy równych strumieni i czystego wymiennika. W pracy, przy niezrównoważonych strumieniach i odszranianiu, wynik jest jednak niższy. Realną wartość pokazuje więc pomiar czterech temperatur na pracującym urządzeniu.
Czy wymiennik obrotowy nadaje się do hali produkcyjnej?
Zależy od powietrza wywiewanego. Przy zapachach, pyle i mgle olejowej lepiej sprawdza się wymiennik krzyżowy albo układ glikolowy z pełnym rozdzieleniem strumieni. W czystych halach wymiennik obrotowy daje natomiast wyższy odzysk.
Czy odzysk działa też latem?
Tak, w odwrotną stronę: chłodniejsze powietrze wywiewane schładza gorące powietrze zewnętrzne. Efekt jest mniejszy niż zimą, bo różnica temperatur jest mniejsza. Przy chłodnych nocach bypass pozwala natomiast chłodzić halę powietrzem zewnętrznym bez wymiennika.
Jak sprawdzić, czy odzysk w moim rooftopie działa?
Odczytaj temperatury: zewnętrzną, za wymiennikiem po stronie nawiewu i wywiewu z hali. Następnie policz sprawność ze wzoru z tego artykułu. Wynik wyraźnie niższy od karty przy równych strumieniach wskazuje na szron, brud albo nieszczelny bypass.
Policz odzysk ciepła dla swojej hali
Przed telefonem przygotuj:
- Strumienie nawiewu i wywiewu z projektu albo z tabliczki istniejącego rooftopa.
- Temperaturę utrzymywaną w hali zimą i rodzaj produkcji.
- Informację o odciągach miejscowych i bramach, które zmieniają bilans powietrza.
- Źródło ciepła dla nagrzewnicy i orientacyjne godziny pracy wentylacji.
Zadzwoń: +48 501 179 381, napisz na info@coolingflow.pl albo użyj formularza na stronie. Pracujemy od poniedziałku do soboty od 8:00 do 16:00. Działamy na terenie całej Polski.
