Nagrzewnica wstępna w standardzie

Jako jeden ze sposobów zapobiegania zamarzaniu wymiennika w rekuperatorze producenci stosują tzw. nagrzewnicę wstępną. Jest to najczęściej grzałka lub spirala elektryczna montowana w kanale powietrza nawiewanego przed wymiennikiem powietrza. W lepszych modelach rekuperatorów stanowi ona najczęściej opcjonalny element wewnętrzny urządzenia (w najwyższej klasie urządzeń, np. w rekuperatorach AERIS, jest standardem w każdej wersji).

W urządzeniach, które nie mają możliwości zamontowania nagrzewnicy wstępnej stosuje się nagrzewnice kanałowe dostępne na rynku, montowane w kanale nawiewnym przed rekuperatorem, sterowane automatyką rekuperatora. Najczęściej są to nagrzewnice o mocy 1-2 kW, co wydaje się dużo. W rzeczywistości nagrzewnica pracuje tylko w sytuacji, gdy może dojść do zamarznięcia wymiennika, więc zużycie prądu nie jest bardzo duże. W rekuperatorach najwyższej klasy producenci stosują odpowiedni algorytm sterowania nagrzewnicą, który powoduje jej włączenie tylko na krótkie okresy czasu. Wtedy zużycie prądu jest naprawdę niewielkie. Okazuje się, że wbrew powszechnie panującemu przekonaniu użytkowanie rekuperatora z nagrzewnicą jest tańsze niż bez nagrzewnicy. Wynika to z faktu, że przy niskich temperaturach ujemnych system przeciwzamrożeniowy rekuperatora bez nagrzewnicy wstępnej powoduje zwolnienie lub najczęściej po prostu zatrzymanie wentylatora nawiewnego. Działający wentylator wywiewny powoduje powstawanie podciśnienia w domu i „zasysanie” zimnego powietrza z zewnątrz budynku przez wszelkie „otwory” i nieszczelności. Dokładne obliczenia pokazują, że podgrzanie tego zimnego powietrz poprzez instalację c.o. (przyjęto ogrzewanie gazowe) jest droższe, niż koszt prądu zużytego przez nagrzewnicę wstępną rekuperatora, która zapobiegłaby zwalnianiu i zatrzymywaniu się wentylatora nawiewnego (lub w przypadku skrajnie niskich temperatur następuje to znacznie rzadziej).

Powyższe zjawisko potwierdzają teoretyczne wyliczenia dla temperatur Warszawy. Dane meteorologiczne dla Warszawy:

  1. przepływ 300 m³/h
  2. temperatura wewnętrzna +20ºC
  3. koszt gazu za m³ - 1,59 PLN
  4. koszt energii elektrycznej za kWh – 0,5092 PLN

Po obliczeniach - roczny koszt prądu zużytego przez nagrzewnicę wstępną rekuperatora AERIS wynosi 96,70 PLN. Dla porównania - roczny koszt podgrzania powietrza wynikający z faktu zwalniania wentylatorów i podgrzania powietrza, które dostaje się do budynku w sposób niekontrolowany przez niedobór powietrza nawiewanego wynosi 165,90 PLN (dostarczonego przez system grzewczy oparty na gazie).

Tak niskie zużycie prądu przez nagrzewnice modeli AERIS wynika z zastosowania specjalnego, opartego na latach doświadczeń algorytmu jej sterowania. Załącza się ona w krótkich odcinkach czasu dobranych tak, aby zapobiegać zamrożeniu wymiennika.

Fakt ten został również potwierdzony przez badania dr inż. Kaziemierza Żarskiego, który w artykule „Aspekty ekonomiczne zastosowania przeponowych wymienników ciepła o wysokiej sprawności w instalacjach klimatyzacyjnych” Instal nr 2/2005 opisuje przebieg wyliczeń wykazujących znaczne oszczędności przy zastosowaniu nagrzewnicy wstępnej (36% przy sprawności 90%) – wykres poniżej

Rys. Porównanie Kosztów wytworzenia ciepła [zł] do ogrzania powietrza i wstępnego podgrzania powietrza w przypadku różnej wartości sprawności temperaturowej wymienników w wariancie ze wstępnym podgrzaniem powietrza i z obejściem wymiennika, pr - podgrzewanie wstępne, ob – obejście