Sprawność rekuperatora to jeden z głównych parametrów podawanych przez producentów. Oprócz tego, klienci porównują dwa urządzenia na tej podstawie. Niektórzy oczekują, że na podstawie sprawności ocenią możliwe oszczędności energii dzięki zastosowaniu rekuperatora. Na początek zajmiemy się tym, o jakiej sprawności w ogóle mówimy.

Sprawność rekuperatora rozumie się jako efektywność odzysku ciepła (energii) ze strumienia powietrza wentylacyjnego wywiewanego. Gdyby w centrali nie było wymiennika, energia ta byłaby bezpowrotnie stracona. Sprawność stanowi iloraz energii odzyskanej Q_o do energii Q, którą trzeba dostarczyć, aby ogrzać powietrze wentylacyjne.

E_oc= Q_o / Q

Na wartość energii dostarczonej do ogrzania powietrza wentylacyjnego Q składa się:

• Q_u – ilość energii (ciepła) zawartej w powietrzu wywiewanym (usuwanym) [J]
• Q_w – ilość energii elektrycznej potrzebnej do zasilania wentylatorów [J]
• Q_g – ilość energii pobieranej przez urządzenie antyzamrożeniowe (np. nagrzewnicę wstępną) [J].

E_oc= Q_o / (Q_u+Q_w+Q_g)

Sprawność rekuperatora, czyli wymiennika?

Producenci najczęściej jako „sprawność” podają sprawność samego wymiennika. Mówi o tym, jaką ilość ciepła (a więc energii) wymiennik może odzyskać z powietrza wywiewnego. Na przykład sprawność rekuperatora 84% oznacza, że 84% ciepła ze strumienia powietrza wywiewanego przekazywane jest do strumienia powietrza nawiewanego, a 16% jest tracone. Sprawność wymiennika określa się często jako sprawność temperaturową odzysku ciepła:

sprawność temperaturowa = (T₂-T₁)/(T₃-T₁)

• T₁ – temperatura powietrza zewnętrznego (nawiewanego przed wymiennikiem) [°C]
• T₂ – temperatura powietrza nawiewanego za wymiennikiem [°C]
• T₃– temperatura powietrza wywiewanego z pomieszczeń przed wymiennikiem [°C]

Jak widać, sprawność temperaturowa nie jest wielkością stałą. Zależy od wartości, które z natury zmieniają się często:

• temperatury zewnętrznej powietrza nawiewanego (T₁);
• wilgotności powietrza zewnętrznego;
• temperatury powietrza wywiewanego z pomieszczenia (T₃);
• wilgotności powietrza wywiewanego;
• warunków pracy w wymienniku, np. natężenia przepływu (co może się wiązać z trybem pracy i biegiem wentylatora) oraz czystości powierzchni wymiany ciepła;
• zbilansowania strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego – jeśli powietrza nawiewanego jest mniej, w pomieszczeniach powstaje podciśnienie. W ten sposób może do niego napływać zimne powietrze (przez nieszczelności w powłoce budynku).

Skąd zatem wartości, które podają producenci? Najczęściej sprawność temperaturowa wymiennika podawana jest dla określonych, najkorzystniejszych warunków pracy. Czy wymiennik jest w stanie osiągnąć taką sprawność? Tak, ale w ściśle określonych warunkach. Zatem sprawność, którą deklaruje producent, zwykle jest sprawnością maksymalną. Czasem w materiałach producenta można znaleźć informację o zakresie sprawności temperaturowej, a czasem informację, że „sprawność wynosi do…”.

Sprawność rekuperatora a odzysk entalpii

Sprawność odzysku energii w wymienniku zależy nie tylko od temperatury. Wpływa na nią także wilgotność strumieni powietrza, które wymieniają energię. Wilgotność także jest nośnikiem energii, tzw. ciepła utajonego. Niektóre wymienniki (obrotowe i przeciwprądowe w wykonaniu tzw. entalpicznym) odzyskują także energię niesioną przez wilgoć. Całkowita energia strumienia powietrza (suchego i pary wodnej) stanowi pewien stan, nazywany entalpią. To właśnie sprawność odzysku entalpii jest pełną miarą sprawności wymiennika.

sprawność odzysku entalpii = (I₂-I₁)/(I₃-I₁)

• I₁ – entalpia powietrza nawiewanego przed wymiennikiem [J/kg]
• I₂ – entalpia powietrza nawiewanego za wymiennikiem [J/kg]
• I₃ – entalpia powietrza wywiewanego przed wymiennikiem [J/kg]

Sprawność odzysku entalpii jest niższa niż sprawność temperaturowa, ponieważ powietrze wilgotne zawiera więcej energii. Dlatego zawsze warto sprawdzić, o jakiej sprawności mowa i w jakich warunkach została zmierzona.

O sprawności całej centrali (z uwzględnieniem mocy wentylatorów) można przeczytać w części drugiej tekstu. Wpływ zabezpieczeń przeciwzamrożeniowych omawiamy w części trzeciej.