Pozostaje wybrać dwa najważniejsze elementy instalacji – wymiennik i wentylatory.
Zaczniemy od wymiennika. Jak klasyka podaje, mamy trzy typy wymienników: krzyżowe, przeciwprądowe, rotacyjne. Który wybrać? Każdy z nich ma pewne wady i zalety. Rotacyjny – w zastosowaniach domowych jest praktycznie nieobecny. Jego podstawową wadą, która przekreśla jego stosowanie, jest konieczność instalowania dodatkowego napędu obracającego bęben wymiennika. Regulacja prędkości oraz dodatkowe układy mechaniczne sprawiają, że ten wymiennik jest stosowany głównie w dużych centralach. Pozostaje nam wybór między krzyżowym a przeciwprądowym. Wszystkie znaki na niebie i w Internecie wskazują, że przeciwprądowy ma wyższą sprawność. Nie mogę tego potwierdzić, bo osobiście nie robiłem pomiarów. Przyjąłem na wiarę i wybrałem przeciwprądowy.
Jeżeli nie zależy nam na małych gabarytach wymiennika i mamy dostęp do arkuszy blachy, można pokusić się o zrobienie samemu. Ja poszedłem trochę na skróty i kupiłem gotowca. Z racji pozytywnych opinii, wybór padł na Klingenburg’a ze Świdnicy. Napisałem do działu handlowego z prośbą o pomoc w doborze. W zamian dostałem dwa programy. Jeden do wymienników przeciwprądowych aluminiowych (GS), drugi przeciwprądowych PET (GS-K).
Zaczniemy od wymiennika. Jak klasyka podaje, mamy trzy typy wymienników, krzyżowe, przeciwprądowe, rotacyjne. Który wybrać ? Każdy z nich ma pewne wady i zalety. Rotacyjny, w zastosowaniach domowych jest praktycznie nieobecny. Jego podstawową wadą, która przekreśla jego stosowanie, jest konieczność instalowania dodatkowego napędu obracającego bęben wymiennika. Regulacja prędkości oraz dodatkowe układy mechaniczne sprawiają, że ten wymiennik jest stosowany gównie w dużych centralach. Pozostaje nam wybór między krzyżowym a przeciwprądowym. Wszystkie znaki na niebie i w internecie wskazują, że przeciwprądowy ma wyższa sprawność. Nie mogę tego potwierdzić, bo osobiście nie robiłem pomiarów. Przyjąłem na wiarę i wybrałem przeciwprądowy.
Jeżeli nie zależy nam na małych gabarytach wymiennika, mamy dostęp do arkuszy blachy, można pokusić się o zrobienie samemu. Ja poszedłem trochę na skróty i kupiłem gotowca. Z racji pozytywnych opinii, wybór padł na Klingenburg’a ze Świdnicy. Napisałem do działu handlowego z prośbą o pomoc w doborze. W zamian dostałem dwa programy. Jeden do wymienników przeciwprądowych aluminiowych (GS), drugi przeciwprądowe PET (GS-K).
Program dość intuicyjny. Podajemy przepływy nominalne, temperatury, wilgotność przy jakich będzie pracował wymiennik i klikamy „dobór wstępny”. Program proponuje nam kilka wymienników wraz z tabelą wymiarów. Jedną z kolumn są straty ciśnienia na danym wymienniku. Rozbieżności są duże, bo teoretycznie do tych samych parametrów pracy, straty będą różne nawet o kilkadziesiąt paskali.
Moja pierwsza myśl, to wybiorę taki większy, z mniejszymi oporami. Zaoszczędzę na stratach, to wentylatory nie będą musiały tak mocno pompować. Nie jest to jednak dobry pomysł. Przepływ nominalny (w moim przypadku 210 m3) nie jest przepływem, z jakim pracuje centrala przez większość czasu. Zimą pojawia się problem niskiej wilgotności powietrza w pomieszczeniach.
Mówi się że rekuperator wysusza powietrze. Nic bardziej mylnego. On nic nie wysusza, a jedynie pozwala na bardziej intensywną wentylację mieszkania. To powietrze na zewnątrz, w mroźne dni, jest bardzo suche. Zwiększona wymiana powoduje znaczne obniżenie wilgotności w pomieszczeniach. Rozwiązaniem może być, albo zmniejszenie intensywności wietrzenia, albo nawilżanie powietrza. W takim wypadku pojawia się bardzo duża zaleta wymiennika rotacyjnego. Na płytkach wymiennika, wilgoć zostaje zatrzymana i przeniesiona do powietrza nawiewanego.
Jeżeli tak się dzieje i grozi mi susza zimą, to trzeba będzie zmniejszać wydajność wentylatorów. W tym momencie pojawia się pewien problem. Jeżeli przez wymiennik przepływ powietrza spadnie poniżej 0.5m/s, jego sprawność zaczyna spadać. Potwierdziło to kilku użytkowników, którzy znacznie zmniejszyli przepływ. Podobnie ostrzega nas program, o za niskim przepływie przez wymiennik.
Jeżeli wybierzemy już rozmiar naszego wymiennika, warto sprawdzić co się będzie działo kiedy zmniejszymy przepływ do ok. 30% przepływu nominalnego. Może się okazać, że to co zyskujemy, na wentylatorach, nie będzie pokrywało tego co mogliśmy odzyskać pod postacią ciepła.
Jaki materiał na wymiennik? Aluminium czy PET? Porównując propozycje programów odnośnie wymienników, przy tym samym zestawie parametrów, łatwo zauważyć różnicę w gabarytach. PET jest delikatnie większy. Jest to spowodowane różnicami w przewodnictwie ciepła materiałów, z jakich zostały wykonane płyty wymiennika.
Ja wybrałem GS-K 25/255. Producent sprzedaje pojedyncze sztuki osobom prywatnym, więc nie ma problemu z zamówieniem. Jedynie co, to okres oczekiwania jest trochę długi. Przy zamówieniu Klingenburg zastrzega sobie termin realizacji 3-4 tygodnie. Naturalne, nikt nie będzie się przezbrajał dla jednej sztuki, a mój wymiennik został dopisany do planów produkcyjnych.
Po dwóch dniach od przelania pieniędzy, dostałem informację o terminie odbioru. Miałem poczekać tylko 2 tygodnie. Koszt 85 euro, bez kosztów przesyłki. Fabryka zastrzega sobie, że odpowiada za towar do bramy zakładu, o czym oczywiście oficjalnie informuje pod zawiłym skrótem EXW i normą Incoterms 2010. Na szczęście do Świdnicy mam ok. 80km, to postanowiłem, że sam pojadę.
Do zakładu przyjechałem punkt 10:00 w poniedziałek. Najgorszy moment do załatwienia czegokolwiek. O ile załatwienie pozwolenia na wydanie towaru, poszło sprawnie, to na magazynie trafiłem na przerwę śniadaniową. Zgłosiłem się do kierownika magazynu z prośbą o wydanie wymiennika. Pani powiedziała, że zaraz ktoś podejdzie, bo musi znaleźć osobę odpowiedzialną za wydawanie paczek.
Czekając na wydanie wymiennika, mogłem popatrzeć jak wygląda produkcja osłon do wymienników rotacyjnych. Wszędzie stały różnej maści wymienniki. Małe, duże, średnie, co tylko człowiek chce.
W końcu dostałem, moją paczkę. Wymiennik, zapakowany w skrzynkę. Nic nie widać. Zakręcone wkrętami. Spodziewałem się czegoś, na styl deski i streczu, ale nie. Pozytywne zaskoczenie, na tą chwilę muszę przyznać, że przykładają się do jakości. Całość, ważyła jakieś 10 kg. Zapakowałem do auta i wyruszyłem, w drogę powrotną.
Przyjechałem, wkrętarka w dłoń i otwieramy. Pierwsze co rzuca się w oczy, to kartka A4 z informacją jak łapać, co wolno i nie wolno. Pod spodem nasz wymiennik.
Konstrukcja zwarta, nic nie lata, nic nie stuka. Płyty na rantach zgrzewane, a przy styku z obudową zalane jakąś żywicą. Moja osobista ocena: bardzo dobry. Wątpię, czy udałoby mi się zrobić coś z taką dokładnością, w takich małych wymiarach. Uznałem, że warto było wydać te pieniądze. Cena (marzec 2015) 85 euro netto. Na nasze ok. 410 zł brutto.
Mamy już wymiennik, oszacowaliśmy straty na orurowaniu, to można dobrać wentylatory. O ile wymiennik daje nam oszczędności, pod postacią odzyskanego ciepła, to wentylatory powodują straty. Niestety trzeba je zasilać.
Dobranie okazało się dość problematyczne. Nigdy nie oglądałem charakterystyk wentylatorów. Nie wiedziałem, jak to prawidłowo odczytywać. Trzeba było „pogooglać”.
Ogólnie podział był na EBM’y i reszta. Osobiście mogę polecić EBM-Papst. W automatyce, wentylatory tego producenta królują. Wszelkie klimatyzatory szaf sterowniczych, chłodzenie napędów wrzecion w tokarkach i cała masa innych miejsc gdzie je spotykałem. Robi wrażenie w jakich warunkach pracują te silniki. Zalane, przeciążone, a one kręcą się dalej.
Dla mnie wybór producenta był szybki i łatwy. EBM-Papst. Tylko teraz jaki. Po przewertowaniu internetu, zdjęć central nawiewno-wywiewnych, można łatwo zauważyć, że głównie stosowane są wentylatory promieniowe.
Pozostaje kwestia zasilania i sterowania.
Silniki zasilane napięciem przemiennym (AC). Budowa bardzo prosta. Tanie w zakupie. Właściwie nie licząc łożysk, to nie ma co się w nich zepsuć. Nie ma w nich komutatora, pierścieni ślizgowych. Niestety problem pojawia się ze sterowaniem. Mamy albo klasyczne włącz-wyłącz, przy pomocy stycznika, albo konieczność montowania falownika. Są to kolejne elementy, które powodują dodatkowe straty oraz koszt. Pamiętajmy, że potrzeba niestety nam dwóch takich.
Silniki na napięcie stałe (DC). Budowa już trochę bardziej skomplikowana. W silniku pojawia się komutator wraz ze szczotkami. Element który niestety się zużywa. Do zasilania trzeba dołożyć prostownik z regulacją napięcia. Pomysł chyba gorszy od silników AC.
Wybawieniem są silniki o elektronicznej komutacji. Popularnie oznaczane EC. To taki twór pomiędzy silnikami AC i DC. Budowa bardzo prosta. Brak elementów łączeniowych mechanicznie (komutator, pierścienie ślizgowe). Zasilany wprost z sieci, na 230V. Wszystko co potrzeba ma w sobie. Układ elektroniczny wbudowany w wentylator, zapewnia nam pełne płynne sterowanie, informację zwrotną o obrotach itp. Wada? A jakże – cena! Są droższe w zakupie.
Z wentylatora wychodzi kilka przewodów.
Pierwszy kabel, to zasilanie. Wpinamy w sieć 230V. Na drugim przewodzie pojawia się więcej różnych kolorowych przewodów. Szybkie pobranie DTR’ki ze strony producenta i wszystko jasne.
Aby płynnie regulować obroty wentylatora, należy podać mu sygnał z przedziału 0-10V. Nie trzeba nigdzie szukać takiego napięcia, bo sterownik silnika sam wystawia nam napięcie 10V na kolejnym przewodzie. Zwarcie przewodu sygnałowego z napięciem 10V powoduje, że wentylator będzie chodził z maksymalnymi obrotami. Jeżeli ktoś chce ograniczyć sterowanie tylko do regulacji obrotów, to wystarczy, że wstawi potencjometr między zasilanie i masę, a sygnał poda na przewód sterujący. To wszystko. Mamy płynną regulację. Właściwie można już zbudować system rekuperacji, oparty o najprostsze elementy.
Jeżeli chodzi o sterowanie, to będzie o tym w przyszłości. Teraz skupmy się na doborze wentylatora.
Wiem, już co chcę. Ma być to EBM-Papst. Ma być to wentylator promieniowy i ma mieć sterowanie EC (elektronicznej komutacji). Przed nami trzy ostatnie pytania. Jakiej mocy ma być silnik. W jakiej obudowie. Jakiej wielkości ma być wirnik wentylatora.
Szybka i łatwa odpowiedź, to zdecydowanie się na obudowę. Dostępne są dwa wykonania. Wentylator w obudowie lub bez. Do wentylatora, bez obudowy, musimy dorobić mocowanie oraz dokupić tzw. dyszę wejściową. Pozwala ona na pełne wykorzystanie naszego wentylatora. Wykonanie w obudowie, zapewnia nam te dwie rzeczy. Nie trzeba kombinować z dyszą doprowadzająca i nie musimy robić żadnego mocowania. Nie wiem jak cenowo. Osobiście odpuściłem sobie temat dorabiania czegokolwiek i zdecydowałem się na wersję z obudową.
Dobranie średnicy i mocy sprowadza się do odczytania charakterystyk wentylatorów i porównania z naszymi oporami. Na wykresie pokazane są charakterystyki wentylatorów K3G190-RC05-03 (ten najniżej – C, pozostałe to ten sam rozmiar wentylatora o innej mocy).
Na osi X mamy skalę przepływu, na osi Y zaznaczone są ciśnienia. Jeżeli nasz wentylator wisi w powietrzu. Nie ma, żadnych oporów to potrafi przetłoczyć 765m3 powietrza. Nic więcej. Sytuacja odwrotna. Nie ma przepływu, a chcemy wytworzyć maksymalne ciśnienie. Ten wentylator może pochwalić się 700 paskalami. Krzywa przedstawia nam zależność miedzy oporami i możliwym maksymalnym przepływem.
Przykładowo dla oporów na poziomie 400 Pa, możemy uzyskać przepływ na poziomie 360-380 m3/h
W moim przypadku zakładam przepływ na poziomie 210 m3/h (jedna wymiana) oraz 330 m3/h na wietrzenie. Przy przepływie 330 metrów sześciennych, mamy do dyspozycji 450 Pa ciśnienia. Wcześniej oszacowałem, że moja instalacja będzie miała spadki ciśnienia na poziomie 226 Pa. Zakładając, że nawet pomyliłem się o 100 Pa na liczeniu, to nadal mam w zapasie 124 Pa. Czy to dużo? Sporo. Wentylator będzie pracował na znacznie niższych obrotach, a to oznacza mniejsze zużycie energii i mniejszy hałas.
Ktoś mógłby powiedzieć, „No dobra, to po co taki duży ten wentylator?”
W katalogu EBM’ów można zobaczyć, że rozmiary dostępnych wentylatorów, spełniających moje kryteria (sterowanie, obudowa itp.) jest wentylator o wirniku 133, 190, 220 mm i większe.
Wentylatory o wirniku 133 mm przy oporach na poziomie 226 Pa, da nam maksymalnie ok. 290 m3/h. Teoretycznie mógłby się sprawdzić w tej instalacji, ale może o czymś zapomniałem i zabraknie mi powietrza w ostatnim pokoju.
Po uwzględnieniu wszystkich za i przeciw wybór padł na K3G190-RC05-03. Wentylator o mocy 83 Watów.
Gdzie kupić? Najtaniej u producenta. EBM-Papst ma w Polsce kilka oddziałów. Adresy i dane kontaktowe na stronie (http://www.ebmpapst.pl/). Problemem może okazać się, że sprzedają tylko na firmę. Jeżeli mają na stanie, to właściwie wentylatory są po paru dniach.
Moje przyjechały kurierem. Wszystko dokładnie owinięte folią bąbelkową. Cena (grudzień 2014) 1360 brutto za dwie sztuki.
Budżet po pierwszych zakupach 1770 zł.
Kolejny krok za mną. Teraz zostało „tylko”, sterowanie, instalacja kanałów, zbudowanie centrali i dostrojenie tego, aby ładnie to działało.
Pozdrawiam
Grzegorz M.
Panie Grzegorzu, z nieba pan spada z tym blogiem. Przeczytałem od deski do deski. Sam przymierzam się do zbudowania rekuperatora, a największy kłopot, to oczywiście sterowanie – dla mnie.
Pytanie mam jednak dotyczące wentylatorów. Czy wybrane przez pana nie są za głośne, sprawdzał pan?
TS
Witam.
Odpalałem je jedyne na stole. Na pełnej prędkości faktycznie szumią. Nie można jednak zakładać, że będzie tak podczas eksploatacji. Dochodzi obudowa, kanały i cała reszta instalacji.
Obecnie wentylatory mam już zamontowane i czekają na pierwsze testy.
Najważniejszy test to i tak będzie, po zainstalowaniu, wyregulowaniu i w chwili kiedy będę kładł się spać. Wtedy się okaże.
witam
mam pytanie natury technicznej dotyczacej wymiennika, jaka jest szerokosc szpary miedzy plytami wymiennika przez ktora przechodzi powietrze.
pozdrawiam
Witam.
Odległość od zgrzewu do zgrzewu 4 mm. Odległość uwzględnia dwa kanały, nawiew i wywiew.
Szpara między pojedynczymi płytami wymiennika to 2 mm.
Pozdrawiam
GrzegorzM.
Super strona. Także przymierzam się do samorobnej centrali wentylacyjnej. Miałem podobne podejście do twojego. Kupię większy, będą mniejsze opory. Zastanowił mnie jednak twój wpis, że poniżej 0,5m/s spada sprawność. Zrobiłem obliczenia w programie Klingenburga dla wymiennika GS62/370 i generalnie z obniżaniem przepływu sprawność rośnie. Niestety obliczenia kończą się na wspomnianych 0,5m/s.
Nie neguję tego, że sprawność może poniżej 0,5m/s spadać. Ale ciekawość powoduje, że chciałbym wiedzieć dlaczego tak się dzieje?
Jeśli jest tak faktycznie, to rozmiar wymiennika trzeba dobierać nie do maksymalnej wydajności a do tej używanej najczęściej w domu. Powstaje kolejne pytanie…. a jaka jest ta typowa stosowana w domach wymiana powietrza. I nie pytam tutaj o to co zalecają normy, przepisy a o to jak to wygląda w praktyce? Sam buduje pierwszy dom i nie mam pojęcia, czy w domu będzie przyjemnie, jak będę wymieniał 100, 200 czy 300 m3/h.
Jaki należy przyjmować przepływ “standardowy” w którym centrala pracuje przez większość doby??
Mój dom ma około 500m3 kubatury (maks 550m3 ;), nie liczyłem dokładnie). Zakładałem wymiennik na 600m3/h, ale teraz zastanawiam się czy to dobry kierunek, bo minimalny przepływ wychodzi jakieś 270m3/h aby nie zejść poniżej tych 0,5m/s. A to jak sadze spora wartość :(
Witam.
Jeżeli chodzi o tą sprawność, to faktycznie tak się dzieje. Kilka osób to potwierdziło, że przy zaniżonym przepływie spada sprawność. Nie wierzę, że w kanałach wymiennika pojawiają się turbulentne przepływy, które mają tak znaczące wpływy na sprawność wymiany, lub ich tam nie ma. Ja tłumaczę to sobie tak, że przy niskich przepływach wymiennik traci charakter pracy wymiennika przeciwprądowego. Zaczyna pracować podobnie jak krzyżowy lub współbieżny.
Fajnie przedstawione to jest na Wikipedii, w temacie o wymiennikach ciepła.
Główną zaletą wymiennika przeciwprądowego, jest utrzymanie większej różnicy temperatur między strugami powietrza, na długości wymiennika. Zimne powietrze, poruszając się przez wymiennik i stopniowo ogrzewając, natrafia na coraz cieplejszą płytę wymiennika. A efektywność wymiany, zależy od współczynnika przewodzenia ciepła, powierzchni i różnicy temperatur na przegrodzie. Pierwsze dwa są stałe dla wymiennika, zmienna jest tylko różnica temperatur.
Przy niskich przepływach, temperatura obu strumieni, ciepłaego i zimnego, uśredni się, już na początku. Rożnica temperatur, wyzeruje się i zatrzyma się proces przepływu ciepła przez przegrodę. W takim przypadku dostaniemy niższą temperaturę strugi niż przy wymienniku przeciwprądowym.
Jeżeli chodzi o dobór wielkości wymiennika, to należy go dobrać na najniższą używaną wartość przepływu. Ja, dobrałbym wymiennik na 30% wymiany powietrza.
Czyli kubatura * 0,3 = X
Dobieram taki wymiennik, który ma zapewniony przepływ 0,6 m/s przy przepływie X
Dlaczego tak ?
Czasami w zimie trzeba ograniczyć wymianę, aby nie przesuszyć powietrza w mieszkaniu. Przy takim doborze, mamy pewność, że wymiennik nadal dobrze pracuje.
Jedna wymiana na godzinę, to już jest sporo, a większe krotności wymiany to występują sporadycznie.
Pozdrawiam
GrzegorzM
Poniżej pewnej prędkości przepływ powietrza z burzliwego przechodzi w laminarny – dlatego sprawność wymiennika będzie wtedy mniejsza.
Co do drugiego pytania, jedni przyjmują kubaturę domu i liczą krotność wymian na godzinę, inni zapotrzebowanie ilości powietrza na osobę. Według mnie sensownym jest uzależnienie wydajności centrali od wilgotności powietrza na wlocie wywiewu – wtedy gdy “produkowane” jest dużo pary należy po prostu zwiększyć prędkość wentylatorów. Pytanie czy skoro Gospodarz bloga sam budował automatykę to sądzę, że rozpatrywał też taką możliwość?
Witam.
Oczywiście też biorę takie sygnały pod uwagę. Sama wilgotność nie jest taka ważna, bo jeżeli na dworze rośnie wilgotność, to po kilku godzinach wilgotność powietrza wywiewanego, też zaczyna rosnąć. Są to sygnały wolno zmienne i można je pominąć. Ważne i łatwe do wykrycia są szybkie skoki wilgotności powietrza wywiewanego. Kiedy zaczyna się gotować, kąpiel itp. wilgotność skacze szybko. Jest to mniej więcej zmiana na poziomie 3-4 % na minutę. Warunkiem na uruchomienie wietrzenia jest skok o 3% wilgotności względnej powietrza wywiewanego, bez zmiany wilgotności powietrza nawiewanego, w okresie 2 minut. Jeżeli tak się dzieje. uruchamiane jest wietrzenie.
Pozdrawiam
GrzegorzM.
Dziękuję za szybka odpowiedź. :)
Myślę, że sporo jest racji w twoim rozumowaniu dotyczącym spadku sprawności wymiennika.
Tak naprawdę, to moim zdaniem głównie w zimie wymiennik powinien pracować z wysoką sprawnością, wtedy, gdy obiekt potrzebuje energii. A z obserwacji widzę, że w większości domów wentylacja mechaniczna zasadniczo pracuje na najniższych wydajnościach. Z drugiej strony wymiennik musi umożliwić przepływ na poziomie 1xkubatura na godzinę i się nie rozlecieć. Wiec za mały tez nie może być. Wracam do zabawy w dobór wymiennika :)
pozdrawiam
wb
Witam,
Jestem w trakcie wykonywania własnej instalacji wentylacyjnej i natrafiłem na ten blog na którym znalazłem wiele cennych wskazówek. Mam pytanie odnośnie zakupu wentylatorów EBM-PAPST. Zamawiał je Pan w jednym z oddziałów które są wskazane na stronie ebmpapst.pl i jeśli tak to czy kupował je Pan na firmę czy może mając na stanie sprzedali jako osobie fizycznej?
Dziękuję i pozdrawiam,
Łukasz
Witam.
Tak, wentylatory kupowałem w jednym z oddziałów. Nie pamiętam dokładnie w którym. Niestety sprzedaż prowadzona była tylko na firmę. Ilości detaliczne, ale wymagali sprzedaży na firmę.
Po wakacjach dodam kilka zmian. Może coś się przyda przy budowaniu własnej instalacji.
Pozdrawiam
GrzegorzM.
Witam!
Fajny opis ;) też jestem przed wyborem wymiennika oraz wentylatorów.
Generalnie ja poszedłem nieco inną drogą:
Od znajomego dostałem instrukcję jak się liczy instalację dgp (wydaną przez jednego z producentów kominków). Na tej podstawie oraz informacjach znalezionych w internetach przyjąłem wymianę nie mniejszą niż 1x na godzinę i o ile pamiętam nie mniej niż 30m3 na osobę. Stąd policzyłem wg tej instrukcji przepływy, opory i całą resztę. Wentylator EC w moim przypadku to podstawa ponieważ w przyszłości sterowanie ma działać tak, że np jak włączę okap w kuchni to i nastawy dla rekuperatora mają się zmienić. To samo przy otwarciu drzwi czy okna (np na taras).