Pomiar skuteczności rekuperacji

Profesjonalne pomiary skuteczności rekuperacji

Rekuperacja, czyli mechaniczna wentylacja z odzyskiem ciepła, jest coraz powszechniejszym rozwiązaniem w nowoczesnych budynkach energooszczędnych. Aby system działał optymalnie, konieczne są dokładne pomiary jego skuteczności. Pomiar pozwala zweryfikować przepływy powietrza, sprawność wymiennika ciepła oraz jakość powietrza w pomieszczeniach.

Podstawowe parametry skuteczności rekuperacji

Sprawność wymiennika ciepła (η)

Sprawność wymiennika ciepła definiuje się jako stosunek energii odzyskanej do energii możliwej do odzyskania. Wyraża się ją zwykle w procentach.

Wzór:

Gdzie:

• T_wywiew – temperatura powietrza wywiewanego z pomieszczeń [°C]
• T_nawiew – temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń [°C]
• T_zew – temperatura powietrza zewnętrznego [°C]

Przykład obliczeniowy

Załóżmy pomiary:

• T_wywiew = 22 °C
• T_nawiew = 18 °C
• T_zew = 0 °C

Krok po kroku:

1. Obliczamy różnicę temperatur w liczniku: T_wywiew − T_nawiew = 22 − 18 = 4 [°C]
2. Obliczamy różnicę temperatur w mianowniku: T_wywiew − T_zew = 22 − 0 = 22 [°C]

Podstawienie do wzoru:

η = (22 − 18) / (22 − 0) × 100%
η = 4 / 22 × 100%
η ≈ 18,18%
    

Wynik mówi nam, że przy podanych temperaturach sprawność wymiennika wynosi około 18,18 %. W praktyce wartości sprawności wymienników w systemach domowych zwykle mieszczą się w szerokim zakresie (np. od ~40% do >90% dla wysokosprawnych rozwiązań), dlatego wynik ~18% wskazuje na problem (np. złe parametry pomiaru, nieszczelność, błąd montażu lub zużyty wymiennik).

Uwaga: Przy interpretacji wyników warto uwzględnić warunki pomiaru (różnice przepływów powietrza nawiew/wywiew, stan filtrów, wilgotność oraz ewentualne cykle pracy urządzenia), ponieważ wpływają one na rzeczywistą sprawność odzysku ciepła.

Przepływ powietrza (Q)

Przepływ powietrza w systemie wentylacyjnym jest jednym z kluczowych parametrów. Wyraża się go w m³/h lub l/s. Pomiar wykonuje się anemometrem lub metodą przepływu objętościowego.

Q = v · A
    

Gdzie:

• v – średnia prędkość powietrza w kanale [m/s]
• A – pole przekroju kanału [m²]

Przykład obliczeniowy:

Załóżmy, że mamy kanał o średnicy 0,2 m:

Pole przekroju:

A = π · (0,1 m)² ≈ 0,0314 m²
    

Przy prędkości powietrza v = 3 m/s:

Q = 3 · 0,0314 ≈ 0,0942 m³/s
Q ≈ 339 m³/h
    

Jakość powietrza – CO₂ i wilgotność

Skuteczność działania rekuperacji ocenia się nie tylko przez analizę przepływów powietrza czy bilans nawiewu i wywiewu, ale również poprzez kontrolę parametrów jakości powietrza wewnętrznego. Do najważniejszych wskaźników należą:

• Stężenie CO₂ – poziom powyżej 1000 ppm to sygnał zbyt słabej wentylacji. Przy wartościach 1200–1500 ppm mieszkańcy mogą odczuwać senność, spadek koncentracji i bóle głowy. Idealne parametry to 600–900 ppm.
• Wilgotność względna (RH) – rekomendowany poziom to 40–60%.
  • Zbyt niska wilgotność (< 35%) powoduje suchość powietrza, podrażnienie oczu oraz zwiększa podatność na infekcje.
  • Zbyt wysoka wilgotność (> 60%) może prowadzić do kondensacji pary wodnej, rozwoju pleśni i pogorszenia jakości mikroklimatu.

Jak wykonuje się pomiary?

Do kontroli jakości powietrza stosuje się mierniki wielofunkcyjne, które rejestrują:

• stężenie CO₂ w czasie rzeczywistym,
• wilgotność i temperaturę,
• trend zmian parametrów (wykresy do analizy dobowej),
• możliwość zapisu danych do raportu.

Interpretacja wyników

Poprawnie działająca rekuperacja powinna utrzymywać stabilną, niską wartość CO₂ oraz wilgotność w bezpiecznym zakresie. Jeśli wartości te odbiegają od norm, najczęstsze przyczyny to:

• niezrównoważenie instalacji (przewaga wywiewu lub nawiewu),
• niewystarczająca wydajność centrali,
• zbyt niska prędkość wentylatorów przy obecności domowników,
• brudne filtry lub zabrudzona instalacja kanałowa.

Wskaźnik całkowitej efektywności wentylacji (EE)

Całkowitą efektywność pracy systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła można ocenić poprzez wyznaczenie wskaźnika EE, który łączy w sobie zarówno sprawność odzysku ciepła, jak i realny przepływ powietrza w stosunku do wartości projektowych.

Wzór na wskaźnik EE

EE = η · (Q_nawiew / Q_proj) · 100%

Gdzie:

• η – sprawność odzysku ciepła wymiennika [%]
• Q_nawiew – zmierzony przepływ powietrza nawiewanego [m³/h]
• Q_proj – projektowany przepływ nawiewu [m³/h]

Interpretacja wskaźnika EE

Wartość EE określa, jak efektywnie działa cały system wentylacji, a nie tylko sam wymiennik ciepła. Pozwala to ocenić, czy rzeczywista wydajność instalacji pokrywa się z parametrami projektowymi i czy odzysk ciepła jest wykorzystywany w pełni.

• EE > 90% – instalacja działa bardzo dobrze, zarówno pod względem przepływów, jak i odzysku ciepła.
• 80–90% – wynik poprawny, instalacja pracuje prawidłowo.
• < 80% – może wskazywać na konieczność regulacji, czyszczenia instalacji lub kontrolę zabrudzenia filtrów.

Przykład obliczeniowy

Załóżmy, że:

• Sprawność wymiennika: η = 85%
• Zmierzony przepływ nawiewu: Q_nawiew = 180 m³/h
• Przepływ projektowy: Q_proj = 200 m³/h

EE = 0,85 · (180 / 200) · 100% = 0,85 · 0,9 · 100% ≈ 76,5%

Wynik poniżej 80% sugeruje konieczność przeglądu systemu – możliwe przyczyny to zabrudzone filtry, złe wyregulowanie instalacji lub ograniczenia w kanałach wentylacyjnych.

Bilans nawiewu i wywiewu – kluczowy parametr skuteczności rekuperacji

Prawidłowe działanie systemu rekuperacji wymaga zachowania równowagi pomiędzy ilością powietrza nawiewanego (Q_nawiew) a wywiewanego (Q_wywiew). Bilans przepływów wpływa bezpośrednio na komfort użytkowników, skuteczność odzysku ciepła oraz zabezpieczenie budynku przed nadmiernym podciśnieniem lub nadciśnieniem.

Wzór na bilans powietrza

B = Q_nawiew − Q_wywiew

Gdzie:

• B – bilans powietrza [m³/h]
• Q_nawiew – łączny zmierzony przepływ nawiewu [m³/h]
• Q_wywiew – łączny zmierzony przepływ wywiewu [m³/h]

Interpretacja bilansu

• B = 0 m³/h – system jest idealnie zrównoważony; optymalna sytuacja.
• B > 0 m³/h – przewaga nawiewu, co prowadzi do lekkiego nadciśnienia w budynku.
• B < 0 m³/h – przewaga wywiewu, powodująca podciśnienie i zasysanie „lewego” powietrza przez nieszczelności.

Konsekwencje nieprawidłowego balansu

• Podciśnienie – ryzyko zasysania zimnego powietrza z zewnątrz, wyciąganie zapachów z kanalizacji, zwiększone koszty ogrzewania.
• Nadciśnienie – powietrze może być wtłaczane w przegrody, zwiększając wilgotność i ryzyko kondensacji pary wodnej.
• Niska skuteczność odzysku ciepła – nieprawidłowy bilans zaburza działanie wymiennika.

Dopuszczalne odchylenia bilansu

Zgodnie z dobrymi praktykami branżowymi oraz normą PN-EN 16798-1, bilans powietrza w instalacji rekuperacji powinien mieścić się w granicach:

• ±10% wartości przepływu projektowego dla budynków mieszkalnych,
• ±5% dla instalacji precyzyjnych (np. laboratoria, pomieszczenia specjalne).

Przykład obliczeniowy

Załóżmy:

• Zmierzony nawiew: Q_nawiew = 205 m³/h
• Zmierzony wywiew: Q_wywiew = 190 m³/h

B = 205 − 190 = 15 m³/h

Wynik oznacza lekką przewagę nawiewu, która mieści się w normie dla budynków mieszkalnych (±10%). System działa poprawnie, choć możliwa jest delikatna korekta ustawień centrali.