Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła czy wentylacja grawitacyjna?

Czy zastanawiałeś się kiedykolwiek, jakie czynniki są najczęściej brane pod uwagę przez Inwestorów, na etapie realizacji obiektów budowlanych? Przede wszystkim jest to cena inwestycji, ale z uwzględnieniem jakości. Ale nie bez znaczenia jest również komfort. Z jednej strony nikt nie chce przepłacać. Z drugiej strony każdy chce czuć się komfortowo. Zatem postawmy sobie pytanie, czy wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła spełni oczekiwania naszych klientów?

Z całą pewnością, instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła nie jest najtańsza. Co więcej, im większy i bardziej skomplikowany będzie taki system, tym większe będą również koszty z nim związane. Ale, mamy przecież odzysk ciepła. Mamy system, który potrafi wykorzystać część energii pochodzącą z powietrza wewnętrznego. Zatem instalacja taka i tak powinna się zwrócić… No właśnie, czy aby na pewno?

Jak to tak naprawdę jest z tymi kosztami za ogrzewanie w przypadku wentylacji mechanicznej, wyposażonej w odzysk ciepła? Wiele osób, bez najmniejszego zawahania powie, że instalacja taka szybko się zwróci. Wiele osób uważa, że eksploatacja takiego systemu jest tańsza niż ma to miejsce w przypadku wentylacji grawitacyjnej. Ja natomiast powiem coś innego – to zależy…

Czy wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła obniża koszty ogrzewania?

Faktem jest, że instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła potrafi wykorzystać energię pochodzącą z powietrza wywiewanego. Do tego nie ma nawet najmniejszych wątpliwości. Co więcej, przy pomocy odpowiedniego wzoru zawsze możemy sobie obliczyć ile ciepła uda nam się faktycznie odzyskać.

• ɳ – sprawność wymiennika ciepła
• t_n – temperatura powietrza nawiewanego za rekuperatorem, °C
• t_w – temperatura powietrza wewnętrznego wywiewanego z pomieszczeń, °C
• t_z – temperatura powietrza zewnętrznego, °C

Na potrzeby naszego przypadku, załóżmy sobie sytuację, w której sprawność rekuperatora będzie wynosiła 70%. Gdybyś chciał wiedzieć więcej na temat działania wymienników ciepła to kliknij tutaj. Ale wróćmy do naszych założeń, przyjmijmy jeszcze, że temperatura powietrza wewnętrznego będzie równa 20°C, a zewnętrznego -20°C. W takiej sytuacji, temperatura powietrza za rekuperatorem będzie wynosić:

Skoro już wiemy, ile będzie wynosić temperatura powietrza wentylacyjnego za wymiennikiem ciepła, obliczmy jaką moc musimy dodatkowo dostarczyć do naszego systemu, aby temperatura powietrza nawiewanego wynosiła 20°C. Możemy to zrobić przy pomocy poniższego wzoru.

• Q – moc, kW
• V – strumień objętości powietrza wentylacyjnego, m³/s
• C_p – ciepło właściwe powietrza, kJ/(kg·K)
• ρ – gęstość powietrza, kg/m³
• Δt – różnica temperatur, °C

Oczywiście, abyśmy mogli skorzystać z powyższego wzoru, musimy jeszcze wiedzieć, ile dokładnie wynosi objętościowy strumień powietrza wentylacyjnego. Załóżmy instalację wentylacji mechanicznej w budynku mieszkalnym jednorodzinny, gdzie wielkość taka jest równa 350 m³/h.

Czyli tak jak widzisz, pomimo tego, że instalacja wentylacji mechanicznej została wyposażona w odzysk ciepła to i tak musimy jeszcze dostarczyć jej niespełna 1,5 kW mocy, aby temperatura powietrza nawiewanego wynosiła 20°C. Zatem zastanówmy się teraz wspólnie, jak przełoży się to na koszty ogrzewania?

Koszty ogrzewania dla wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła

Na potrzeby analizy kosztów ogrzewania dla instalacji wentylacji mechanicznej rozważmy 2 przypadki. W pierwszym z nich, obliczymy sobie koszty jakie musi ponieść Inwestor w przypadku zastosowania nagrzewnicy elektrycznej. Natomiast zaraz po tym, przeanalizujemy identyczną sytuację, ale zakładając wykorzystanie nagrzewnicy wodnej, zasilanej z kondensacyjnego kotła gazowego.

Ok, a więc zaczynajmy. Jeżeli chodzi o koszty energii elektrycznej to tutaj sprawa jest dość prosta. W obecnym momencie, średnia cena 1 kWh prądu wynosi około 0,74 PLN. W praktyce oznacza to, że koszty ogrzewania powietrza wentylacyjnego będą wynosić:

Skoro znamy już koszty ogrzewania powietrza wentylacyjnego z zastosowaniem nagrzewnicy elektrycznej to zajmijmy się teraz nagrzewnicą wodną zasilaną z kotła gazowego. Tutaj sprawa jest już nieco ciekawsza, ponieważ wymaga od nas więcej obliczeń. Zacznijmy od ceny gazu. Na obecną chwilę, średnia cena 1 m³ gazu wynosi około 1,31 PLN. Zakładając ciepło spalania na poziomie 40,648 MJ/m³ obliczmy, ile kWh energii jesteśmy wstanie uzyskać z takiej wielkości w ciągu jednej godziny.

Jeżeli z jednego metra sześciennego gazu, który kosztuje 1,31 PLN możemy uzyskać 11,29 kWh to sprawdźmy, jaka będzie cena dla 1 kWh energii cieplnej.

Wiedząc już jaka jest cena 1 kWh energii cieplnej w przypadku zastosowania paliwa gazowego, wróćmy teraz do naszego przypadku. Obliczmy koszt podgrzania powietrza wentylacyjnego w naszym systemie do temperatury 20°C

Zatem w przypadku zastosowania nagrzewnicy wodnej, współpracującej z kondensacyjnym kotłem gazowym, szacunkowe koszty związane z eksploatacją instalacji wentylacyjnej będą dużo tańsze niż miałoby to miejsce w przypadku zastosowania nagrzewnicy elektrycznej.

Koszty ogrzewania dla wentylacji grawitacyjnej

Przejdźmy teraz do wentylacji grawitacyjnej. Na potrzeby obliczeń, które za moment wykonamy załóżmy, że powietrze wentylacyjne, które będzie dostawać się do wnętrza budynku będzie w całości ogrzewane przy pomocy grzejników, zasilanych również z kondensacyjnego kotła gazowego. Ponieważ wiemy już ile kosztuje 1 kWh energii cieplnej wyprodukowana przy pomocy paliwa gazowego, przejdźmy od razu do obliczeń.

Na początku załóżmy sytuację, w której objętościowy strumień powietrza wentylacyjnego wynosiłby dokładnie 350 m³/h, czyli byłby równy wydajności, jaką posiada wentylacja mechaniczna. Oczywiście w przypadku wentylacji grawitacyjnej sytuacja taka jest mocno przesadzona, ale mimo wszystko sprawdźmy, jak wyglądałyby koszty w takim właśnie przypadku.

Podobnie jak poprzednio, najpierw musimy wiedzieć jaką moc powinniśmy dostarczyć do systemu, aby ogrzać wymagany strumień powietrza. Ale, aby było nieco ciekawiej, w tym konkretnym przypadku musimy jeszcze pamiętać, że nie mamy wymiennika ciepła! A co to dla nas oznacza w praktyce? Ano to, że musimy zapewnić podgrzanie powietrza startując nie od temperatury na poziomie 8°C jak poprzednio, ale od -20°C.

Tak jak widzisz, w sytuacji, kiedy nie korzystamy z rekuperatora to różnica jest spora. Musimy dostarczyć ponad 3 razy więcej mocy, abyśmy mogli ogrzać powietrze wentylacyjne do takich samych parametrów. Sprawdźmy zatem jak przełożyłoby się to na koszty.

Nie może być inaczej! Koszty tutaj również muszą być większe. Chociaż jeżeli weźmiemy pod uwagę wszystkie warianty to i tak cena w tym przypadku pozostaje niższa niż ta, którą musielibyśmy ponieść za energię elektryczną w przypadku zastosowania wymiennika ciepła i nagrzewnicy elektrycznej. Ciekawe? 🙂

Rzeczywiste koszty ogrzewania dla wentylacji grawitacyjnej…

Zadajmy sobie pytanie, czy stosując wentylację grawitacyjną, wydatek powietrza zawsze będzie taki sam jak ma to miejsce w przypadku instalacji wentylacji mechanicznej? No właśnie, oczywiście, że nie! Co więcej, w zdecydowanej większości przypadków, objętościowy strumień powietrza wentylacyjnego dla wentylacji grawitacyjnej będzie dużo niższy.

Popatrzmy jak wygląda typowy budynek mieszkalny jednorodzinny, wyposażony w wentylację grawitacyjną. Zazwyczaj posiada on jedną kratkę wywiewną w kuchni oraz mały wentylator wywiewny zamontowany w łazience. Okap pomińmy, ponieważ działa on sporadycznie.

No dobra, pójdźmy teraz nieco dalej… Instalacja wentylacji powinna być zgodna z wymaganiami polskiej normy PN-B-03430:1983 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej – Wymagania. Zgodnie z jej wymaganiami, kuchnia wyposażona w kuchenkę elektryczną powinna mieć zapewnioną wentylację na poziomie 50 m³/h i łazienka również 50 m³/h.

Zatem łączny wydatek powietrza wentylacyjnego, na potrzeby tradycyjnego budynku mieszkalnego powinien wynosić około 100 m³/h. Co więcej, w praktyce może się okazać, że będzie on mniejszy, ale na potrzeby naszych obliczeń załóżmy, że tak nie jest. Sprawdźmy zatem jaką dokładnie moc musielibyśmy dostarczyć, aby pokryć straty ciepła wywołane wentylacją grawitacyjną oraz ile by nas to kosztowało.

Czy wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła jest naprawdę tańsza?

Tak jak widzisz, w pewnych sytuacjach wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła potrafi być nieco droższa od wentylacji grawitacyjnej! Zaskoczony? 🙂 Co więcej, do powyższej analizy pominęliśmy koszty związane z energią, jaką potrzebują wentylatory umieszczone w centrali rekuperacyjnej. Ale, aby było nieco bardziej ciekawiej to pójdźmy jeszcze o krok dalej…

Zauważ co się stanie, kiedy zmieni się charakter pracy dla obydwu systemów. Co się stanie, kiedy wymiennik ciepła zacznie szronić? Wtedy, w przypadku wymienników krzyżowych, automatyka może przepuścić część powietrza wywiewanego przez tzw. by-pass, obniżając automatycznie sprawność odzysku ciepła. Oczywiście wynikiem tego będą większe koszty związane z ogrzewaniem powietrza zewnętrznego.

Dodatkowo, analizując instalacje wentylacji grawitacyjnej możemy zauważyć, że rzadko kiedy osiąga ona wielkości projektowane. W zimie, kiedy może być ona naprawdę efektywna, to sporo osób skutecznie zaślepia wszelkie kratki wentylacyjne, aby ograniczyć koszty związane z ogrzewaniem budynku. Czy muszę dodawać jaki jest tego efekt? Myślę, że nie, ale gdybyś chciał dowiedzieć się więcej na ten temat to zapraszam Cię tutaj.

Jakie koszty generuje wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła i wentylacja grawitacyjna w ciągu tygodnia?

Powróćmy jednak do naszej analizy. Przed momentem powiedzieliśmy sobie ile może kosztować godzina eksploatacji wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła oraz grawitacyjnej podczas mroźnego dnia, tj. dnia, kiedy na zewnątrz jest temperatura na poziomie -20°C. Zastanówmy się teraz, jak mogłyby kształtować się te koszty w ciągu pełnego tygodnia…

Oczywiście rzadko kiedy przez cały dzień utrzymuje się jednakowa temperatura powietrza zewnętrznego. Są momenty, kiedy temperatura ta się obniża, ale są również sytuacje, kiedy ona rośnie. Nie trudno zgadnąć, że w zdecydowanej większości przypadków, najchłodniejsze będą noce.

W związku z powyższym, na potrzeby dalszej analizy, przyjmijmy sobie współczynnik bezpieczeństwa na poziomie 60% i obliczmy, ile może kosztować eksploatacja wentylacji mechanicznej oraz grawitacyjnej podczas całego, chłodnego tygodnia w zimie. Na początek zajmijmy się wentylacją mechaniczną z nagrzewnicą wodną i kotłem gazowym.

A jak to wygląda w przypadku wentylacji grawitacyjnej?

Tak jak widzisz, w przypadku budynków mieszkalnych jednorodzinnych, instalacja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła może być nieco bardziej kosztowna. Niemniej jednak powiedzmy sobie szczerze, czy różnica ta jest, jest tutaj wyraźna? Oczywiście, że nie!

Podsumowanie

Pamiętaj, że w pewnych sytuacjach wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła potrafi być nieco droższa od wentylacji grawitacyjnej. Ale, nic się nie dzieje bez powodu. Zawsze mamy coś za coś. Decydując się na instalację wentylacji mechanicznej mamy komfort związany ze świeżym powietrzem w pomieszczeniu. Choćby nie wiem co, nigdy wentylacja grawitacyjna nie będzie tak skuteczna jak wentylacja mechaniczna.

Zresztą zauważ, że obniżając koszty do minimum, budynku również nie trzeba ogrzewać np. do 20°C. Można przecież się zatrzymać na poziomie np. 12°C i płacić za ogrzewanie nieco mniej. Zgadza się? 🙂

Dodatkowo zauważ, że tak naprawdę, na potrzeby naszej analizy wzięliśmy pod uwagę pewne założenia. Jedne z wielu… Równie dobrze moglibyśmy rozpatrywać rekuperator o większej sprawności, np. na poziomie 85%. Wtedy już wszystkie koszty związane z instalacją wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła wyglądałyby nieco inaczej…

W związku z powyższym, chciałbym Ci jeszcze raz przypomnieć zdanie, od którego zacząłem cały artykuł. Jest wiele czynników, które wpływają na koszty eksploatacji instalacji wentylacji. Nie można od razu powiedzieć, że wentylacja mechaniczne z odzyskiem ciepła jest tańsza w eksploatacji od wentylacji grawitacyjnej. To zależy!

PODOBAŁ CI SIĘ ARTYKUŁ?

Już teraz odbierz zestaw darmowych materiałów premium, które pomogą Ci zwiększyć wiedzę oraz poprawić finanse

Chcę zapisać się do newslettera, a co za tym idzie wyrażam zgodę na otrzymanie na mój adres e-mail informacji o nowościach, promocjach, produktach i usługach oferowanych przez serwis swiadomyprojektant.pl oraz informuję, że zapoznałem się z treścią regulaminu i akceptuję jego treść. Wiem, że w każdej chwili mogę wycofać zgodę.