Wewnętrzny przeciek powietrza w centrali wentylacyjnej zwiększa zużycie energii, a także niekorzystnie wpływa na jakość powietrza, dlatego należy dołożyć wszelkich starań, aby ograniczyć to zjawisko. W tym artykule przedstawimy kilka sytuacji, w jakich dochodzi do przecieku powietrza i jak go ograniczyć.
Rozróżniamy przecieki wewnętrzne i zewnętrzne. Do przecieku wewnętrznego dochodzi w centrali wentylacyjnej przez elementy obudowy oddzielające strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego. Przeciekiem zewnętrznym określamy nieszczelność obudowy zewnętrznej przez, którą dochodzi do niekontrolowanej wymiany powietrza z otoczeniem.
Przecieki na filtrach powietrza
W każdej centrali wentylacyjnej istnienie ryzyko przecieku powietrza przepływającego przez filtr co będzie skutkowało pogorszeniem jakości powietrza, a także większym zabrudzeniem kanałów wentylacyjnych i dodatkowymi kosztami ich czyszczenia. Nieszczelność i przeciek na filtrze podlega klasyfikacji z uwzględnieniem klasy filtra, konstrukcji ramki i rodzaju uszczelnienia ramki montażowej. Badanie szczelności należy przeprowadzić zgodnie z normą PN-EN 1886.
Wentylatory, ciśnienia i przecieki powietrza
W sekcji wentylatora po jednej stronie przegrody, na której zmontowany jest wentylator, będzie występować nadciśnienie, a po drugiej podciśnienie. W miejscu łączenia przegrody z obudową występuje naturalne ryzyko przepływu zwrotnego ze strony tłocznej do ssawnej. Taki przeciek będzie powodował zwiększenie prędkości obrotowej wirnika, a tym samym wyższy hałas i większe zużycie energii.
Przeciek w sekcji wymiennika ciepła
W sekcji nagrzewnicy lub chłodnicy również może dochodzić do nieszczelności. Będzie to powodowało mniejszą wydajność ogrzewania lub chłodzenia ale bez wyraźnych strat energii. W przypadku chłodnicy taki przeciek w ekstremalnych przypadkach może powodować kondensację wilgoci na kanałach za chłodnicą powietrza.
Przeciek w sekcji wymiennika odzysku ciepła
W przypadku wymienników odzysku ciepła istnieje ryzyko niewłaściwego przecieku powietrza. Płytowe wymienniki odzysku ciepła z reguły charakteryzują się niewielkim przeciekiem wewnętrznym, ale wymagają starannego montażu w centrali wentylacyjnej. Jeśli wymiennik płytowy zostanie niewłaściwie zamontowany, przeciek znacznie się zwiększy, powodując dodatkowe straty energii oraz pogorszenie jakości powietrza.
Niewątpliwie wymienniki obrotowe mają wiele zalet w postaci wysokiej sprawności odzysku ciepła, zajmują przy tym mało miejsca, a dodatkowo mają niewielkie zagrożenie zamarzaniem. Minusem jest problem ich odpowiedniego uszczelnienia z uwagi na ciągły ruch obrotowy.
Cztery rodzaje przecieków na wymienniku obrotowym
Pierwszy to przeciek obwodowy. Do przecieku dochodzi na krawędzi całego obwodu rotora, co przekłada się na całkowitą sprawność wymiennika. Bardzo ważne jest, aby uszczelnienie obwodowe całego rotora było szczelne, bo spadek efektywności temperaturowej może być znaczny.
Przeciek 1
Kolejnym przypadkiem jest przeciek ze strony powietrza świeżego do usuwanego. W większości przypadków w sekcji wymiennika obrotowego będziemy mieli bardzo dużą różnicę ciśnienia pomiędzy stroną powietrza świeżego i usuwanego. W tej sytuacji układ ciśnień będzie kierował przeciek z powietrza świeżego do usuwanego. Nie ma to żadnego wpływu na jakość powietrza, ale powoduje większe zużycie energii, ponieważ pomiar przepływu odbywa się na wentylatorze nawiewnym, a do przecieku dochodzi za filtrem powietrza świeżego. W tej sytuacji mamy większy przepływ powietrza przez filtr (nawiew nominalny+przeciek), a tym samy większe opory przepływu na filtrze. Ponadto musimy skompensować dodatkową ilość powietrza z przecieku na wentylatorze wywiewnym, aby utrzymać wymaganą ilość powietrza wywiewanego (wywiew nominalny+przeciek). Wymaga to skomplikowanych obliczeń i iteracji, bez których nie otrzymamy poprawnych wyników, a wszelkie obliczenia efektywności energetycznych będą nieprawidłowe z uwagi na błędne obliczenie zużycia energii przez wentylatory.
Przeciek 2a
W przypadku umiejscowienia wentylatora wywiewnego przed rotorem (patrząc w kierunku przepływu powietrza) kierunek przecieku będzie odwrotny. Takie rozwiązanie jest niezalecane, ponieważ jakość powietrza ulega znacznemu pogorszeniu.
Przeciek 2b
Trzecim przypadkiem wewnętrznego przecieku na wymienniku obrotowym jest sytuacja, w wyniku której rotor swoim ruchem obrotowym przenosi część strumienia powietrza wywiewanego do strumienia powietrza nawiewanego. Tego typu przeciek można w prosty sposób opanować, stosując sektor czyszczący rotor. Niewielki wycinek wymiennika jest dodatkowo obudowany w sposób, który uniemożliwia w tym miejscu przepływ powietrza wywiewanego przez rotor, natomiast przepuszcza powietrze nawiewane, które wydmuchuje z sektora zużyte powietrze. Dzięki temu wymiennik oczyszcza się z zanieczyszczeń, zanim znajdzie się po stronie powietrza świeżego, zapewniając wysoką jakość powietrza. Uzyskanie właściwego przepływu przez sektor czyszczący wymaga odpowiedniej różnicy ciśnień, którą musi wytworzyć wentylator wywiewny. Ten dodatkowy przepływ musi być także uwzględniony w wydajności wentylatora wywiewu.
Przeciek 3
Czwarty rodzaj przecieku w sekcji rotora to przeciek po stronie instalacji z powietrza wywiewanego do nawiewanego. Tego typu przeciek zależy o różnicy ciśnienia pomiędzy stroną wywiewną i nawiewną. W sytuacji, kiedy wentylatory rozmieszczone są prawidłowo w centrali (jak na rysunku poniżej), wystarczy zwiększyć spręż wentylatora wywiewu. Powstałe w części wywiewnej podciśnienie skieruje przeciek w bezpieczną stronę.
Przeciek 4
Obliczenia mocy właściwej wentylatorów w centrali muszą uwzględniać przecieki wewnętrzne
Właściwy dobór centrali wentylacyjnej musi uwzględniać wszystkie rodzaje przecieków wewnętrznych, inaczej obliczenia energetyczne, sprawność temperaturowa wymiennika czy JMW (ang. SFP) wentylatorów będą nieprawidłowe. Rozporządzenie Komisji UE nr 1253 określa maksymalną dopuszczalną wartość dla wewnętrznego JMW, oznaczoną JMWint_limit. Możemy jedynie domniemać, że prezentowane JMWint uwzględnią te przecieki.
Opisane rodzaje przecieków powietrza od 2 do 4 definiowane są w normie EN 16798-3:2018 (Charakterystyka energetyczna budynków) dwoma wskaźnikami: Stopień przecieku powietrza wywiewanego oraz Współczynnik korekcyjny dla powietrza świeżego.
Współczynnik korekcyjny dla powietrza świeżego (WKPŚ) to stosunek strumieni powietrza świeżego na wejściu i powietrza nawiewanego na wyjściu z centrali, patrz pełna definicja. Wartość WKPŚ powinna być większa od 1, co oznacza kierunek przecieku z powietrza świeżego do usuwanego. Jeśli współczynnik jest mniejszy od 1, to przeciek następuje z powietrza usuwanego do świeżego.
Stopień przecieku powietrza wywiewanego (SPPW) to procentowa wartość powietrza wywiewanego, która przedostaje się do powietrza nawiewanego, patrz pełna definicja. SPPW to suma strumienia przecieku na uszczelnieniu rotora po stronie instalacji i strumienia przeniesienia przez ruch obrotowy rotora.
Prawidłowa konstrukcja centrali o minimalnych wewnętrznych przeciekach powietrza
Prawidłowa lokalizacja wentylatorów w centrali ma podstawowe znaczenie do ograniczenia przecieków powietrza. Ponadto wymiennik obrotowy zamontowany w centrali należy wyposażyć w sektor czyszczący, a system sterowania powinien zapewniać możliwość regulacji prędkości obrotowej rotora, ograniczając zjawisko przenoszenia powietrza wywiewanego przy pracy z małą wydajnością.
Oprogramowanie do doboru centrali wentylacyjnej musi prawidłowo wyznaczać strumienie przecieków i uwzględniać je w obliczeniach energetycznych wentylatorów. Współczynnik korekcyjny dla powietrza świeżego i stopień przecieku powietrza wywiewanego muszą być wykazane na kartach doboru centrali.
Ponadto w centrali wentylacyjnej powinny być zamontowane króćce do pomiaru ciśnienia w poszczególnych sekcjach oraz perforowane płyty po stronie powietrza wywiewanego, służące do regulacji ciśnienia wewnątrz centrali. Dzięki temu można ograniczyć przecieki do minimum, zapewniając ponadprzeciętną sprawność odzysku ciepła i doskonałą jakość powietrza w budynku.
