Dostatočný prísun čerstvého vzduchu je nevyhnutný pre optimálne fyzické aj duševné zdravie. Aj keď je jednoduché vetranie otvorenými oknami najlogickejším spôsobom, nie je to jediný spôsob, ako dostať do domu čerstvý vzduch. Nejde však len o teplotu. Prostredníctvom rekuperácie tepla možno zlepšiť celkovú kvalitu vzduchu v domácom prostredí.
Rekuperácia tepla je spätné získavanie tepla z odpadového zdroja, ktorým je v tomto prípade vzduch odvádzaný z miestnosti do vonkajšieho prostredia. Princíp spočíva v tom, že rekuperačná jednotka nasáva vnútorný vzduch do výmenníka tepla, kde sa využije na ohrev alebo ochladenie vonkajšieho vzduchu - v závislosti od ročného obdobia.
Ako funguje rekuperácia vzduchu?
Vzduch je základom nášho života. Vedeli ste, že sa každý deň v priemere nadýchneme a vydýchneme približne 20 000-krát? To zodpovedá približne 12 000 litrom vzduchu. Preto by sme si mali uvedomiť, že na kvalite vzduchu záleží. Vzduch je ten faktor, ktorý má priamy vplyv na našu telesnú a duševnú pohodu a produktivitu. Zabezpečte si prísun čerstvého a zdravého vzduch každý deň a každú minútu a k tomu vám môže dopomôcť aj rekuperácia.
Rekuperácia alebo inak povedané riadené vetranie je spätné získavanie energie (tepla) z odpadového vzduchu. V prípade vetrania cez okná by teplý vzduch odchádzal z miestnosti bez úžitku von, ale v prípade použitia rekuperačného výmenníka, odovzdá odpadové teplo väčšinu svojho tepla (až viac ako 90 %) čerstvému privádzanému vzduchu.
Vetranie v domoch, bytoch, ale aj v kancelárskych priestoroch je veľmi dôležité, a to najmä zo zdravotného hľadiska. V obvodovej stene obytných miestností sú zabudované nastaviteľné otvory pre prívod vzduchu. Z miestností, ako napríklad kuchyne či kúpeľne je vzduch odvádzaný ventilátorom. Odpadový vzduch prúdi z týchto miestností s vyššou teplotou do vetracieho zariadenia, kde mu výmenník tepla odoberie časť tepelnej energie a odovzdá ju čerstvému vzduchu, ktorý je do výmenníka privádzaný z vonku.
Z obytného priestoru sa odsáva pomocou ventilátora v rekuperačnom zariadení odpadový vzduch, ktorý je vydýchaný a znečistený (vysoká hodnota CO2, vlhkosť, zápach). Do obytného priestoru zároveň privádzame čerstvý vzduch (pomocou druhého ventilátora) z vonkajšieho prostredia. Tento vzduch má v zime nízku teplotu. Vnútorný odpadový a vonkajší čerstvý vzduch prúdia za pomoci ventilátorov cez rekuperačný výmenník tepla (rekuperátor), v ktorom ohriaty odpadový vzduch odovzdá energiu (teplo) čerstvému prívodnému vzduchu. Toto sa nazýva rekuperácia tepla pri vetraní.
Spätné získavanie tepla, čiže rekuperácia v podstate znamená, že teplom, ktoré by sme inak vypustili oknom nenávratne preč, dokážeme ohriať čerstvý privádzaný vzduch. Dalo by sa povedať, že rekuperáciou vieme nahradiť prirodzené vetranie, teda vetranie oknami. Pretože bežné vetranie oknami v mnohých ohľadoch znamená relatívne vysoké straty z vyrobenej tepelnej energie, ktorá stojí nemalé obnosy peňazí. Aj kvôli uvedeným dôvodom vznikli rekuperačné systémy, teda systémy riadeného vetrania, ktoré pomáhajú optimalizovať výmenu vzduchu v domoch a bytoch či kancelárskych priestoroch.
Konštrukcia a komponenty rekuperačného systému
Rekuperačná jednotka je tvorená ventilátormi na prívod a odvod vzduchu, filtrami vzduchu zabezpečujúcimi zdravú vnútornú klímu, výmenníkom tepla, automatickou reguláciou riadenia rekuperačnej jednotky, no a v prípade potreby aj prídavným výhrevným telesom. Nuž a zo všetkých spomenutých komponentov nás bude najviac zaujímať výmenník tepla alebo ak chcete rekuperátor, ktorý môžeme bez preháňania nazvať srdcom celého systému.
Súčasťou systému sú aj recirkulačné komory, rúrkové tlmiče a, samozrejme, izolované potrubia pre prívod a odvod vzduchu, resp. prietok medzi vonkajším prostredím a zariadením. Existujú varianty štandardných rozmerov, okrúhle a ploché. Kvalita potrubí je rozhodujúca pre efektívnosť celého systému.
Vetracie zariadenie je možné inštalovať v pivnici, kotolni, vstupnom priestore alebo dokonca v skrini - dôležité je iba to, aby miesto bolo suché a tepelne izolované, a aby ste sa v tom priestore nezdržiavali stále. Povala je tiež prijateľná za predpokladu, že je v zime teplota od +10 do -15 °C.
Rekuperačné zariadenie sa skladá z niekoľkých kľúčových komponentov:
- Výmenník tepla (rekuperátor): Srdce celého systému, ktoré zabezpečuje prenos tepelnej energie medzi dvoma prúdmi vzduchu.
- Filtre: Na prívodový (čerstvý) aj odpadový (znečistený) vzduch, ktoré zabezpečujú čistotu privádzaného vzduchu a predlžujú životnosť výmenníka.
- Ventilátory: Prívodný a výfukový ventilátor zabezpečujú nepretržitý pohyb vzduchu v systéme.
- Riadiaci systém: Zabezpečuje automatickú reguláciu a optimalizáciu prevádzky jednotky.
- Prípojky pre vzduchové kanály: Zvyčajne štyri prípojky pre distribúciu vzduchu do jednotlivých miestností a nasávanie odpadového vzduchu.
V rekuperátore odvádzaný vzduch prenáša tepelnú energiu na čerstvý vzduch. Čerstvý vzduch sa do systému privádza zvonku cez fasádu (fasádnu mriežku) a dostáva sa do rekuperátora, kde je filtrovaný a predohriaty. Oba prúdy vzduchu nemajú fyzický kontakt; v rekuperátore prebieha iba prenos energie. Výhody tohto využitia energie sú značné.
Typy rekuperačných systémov
Existujú dva hlavné typy rekuperačných systémov: centrálne a decentrálne (lokálne).
Centrálna rekuperácia
Centrálna rekuperácia sa inštaluje najmä v technickej miestnosti a vyžaduje potrubné rozvody pre distribúciu vzduchu do všetkých miestností. Je zložitejšia na inštaláciu, ale ponúka najvyššiu efektivitu a komfort pre celý objekt.
Pre už vybudované a obývané domy je však oveľa vhodnejšia decentralizovaná alebo lokálna rekuperácia.
Lokálna (decentrálna) rekuperácia
Lokálna rekuperácia, nazývaná aj decentrálna rekuperácia, je druhou možnosťou bez rozsiahlych potrubných rozvodov. Jednotlivé rekuperačné jednotky sú osadené priamo v obvodovej stene jednotlivých miestností. Systém s miestnymi rekuperátormi je zvyčajne lacnejší, pokiaľ ide o 2 až 3 miestnosti. Je to však nákladnejšie, ak je viac miestností alebo ak chcete dosiahnuť kvalitu vetrania, ktorá je zabezpečená centrálnym rekuperačným systémom.
Lokálny systém sa inštaluje tam, kde nie je možnosť inštalácie centrálnej rekuperácie a je vhodný pre menší počet miestností, pre celý byt alebo dom iba výnimočne.
Existujú dva hlavné typy lokálnych zariadení. Jeden si vyžaduje dve jednotky s jedným ventilátorom, ktoré pracujú synchrónne, vo dvojiciach, navzájom prepojené káblovo alebo na diaľku. Druhý, novší, oveľa efektívnejší a tichší typ zariadenia, má dva ventilátory v jednej jednotke a pracuje samostatne.
V prípade, že je viac miestností a je možné inštalovať všetky prvky centrálnej rekuperácie, odporúča sa centrálny systém.
Technológie výmenníkov tepla
V súčasnosti sú v rekuperačných jednotkách bežne využívané tri konštrukčné prevedenia výmenníkov tepla:
Doskový výmenník tepla
Konštrukcia doskového výmenníka tepla je založená na tenkostenných paneloch, ktoré sú striedavo spojené tak, aby striedali priechod rôznych teplotných tokov medzi nimi pod uhlom 90 stupňov. Jednou z modifikácií tohto modelu je zariadenie s rebrovanými kanálmi na priechod vzduchu, ktoré má vyšší koeficient prestupu tepla. Vďaka zmene tvaru a prúdenia vzduchu sa účinnosť doskových rekuperátorov zvýšila z pôvodných 50-60% na súčasných 90 až 95%. Rekuperačné jednotky s doskovými protiprúdovými výmenníkmi tepla sú vhodné predovšetkým do regiónov s miernejším klimatickým podnebím bez silných mrazov. V doskovom rekuperátore sa odvádzaný teplý vzduch odovzdáva svoju tepelnú energiu chladnejšiemu privádzanému vzduchu prostredníctvom tenkej hliníkovej dosky. Kondenzát sám o sebe nie je problémom, no pri takýchto rekuperačných jednotkách je veľmi dôležité dbať na to, aby kondenzát nezamrzol. Pri zamrznutí kondenzátu dochádza minimálne k zablokovaniu rekuperačnej jednotky.
- Výhody: Nízke náklady, dlhá životnosť, jednoduchá údržba, malé rozmery a hmotnosť.
- Nevýhody: Možnosť tvorby kondenzátu a zamŕzania pri nízkych teplotách.
Rotačný (bubnový) výmenník tepla
Princíp činnosti rotačného výmenníka tepla je založený na rotácii výmenníka tepla, vo vnútri ktorej sú vrstvy vlnitého kovu s vysokou tepelnou kapacitou. V dôsledku interakcie s odtokom je sektor bubna zahrievaný, čo následne odovzdáva teplo privádzanému vzduchu. Tento typ rekuperátora si dokáže veľmi dobre poradiť s náročnejšími klimatickými podmienkami a problém mu nebudú robiť ani nižšie mínusové teploty. Dôvod je jednoduchý: výhodou rotačného rekuperátora je, že vďaka otáčaniu sa nikdy nezamŕza a navyše do interiéru vracia nielen teplo, ale aj časť vzdušnej vlhkosti. Riešiť teda nemusíte ani odvod kondenzátu. Jemnozrnný výmenník tepla rotačného rekuperátora je náchylný na zanášanie, preto je dôležité venovať pozornosť kvalitnej práci jemných filtrov.
- Výhody: Vysoká účinnosť, návrat vlhkosti, odolnosť voči mrazu.
- Nevýhody: Zložitá konštrukcia s pohyblivými časťami, zvýšená hladina hluku, možný spätný prietok vzduchu.
Entalpický výmenník tepla
Moderné rekuperačné jednotky sú vybavené membránovým entalpickým výmenníkom tepla, ktorý dokáže pracovať aj pri nižších vonkajších teplotách. Výhodou centrálnych vetracích jednotiek s entalpickým výmenníkom tepla je predovšetkým rekuperácia vlhkosti. Popri odovzdávaní tepla privádzanému vzduchu dokážu teda tieto rekuperátory spoľahlivo odovzdávať vlhkosť a tým prispieť k optimálnej relatívnej vlhkosti vzduchu v interiéri budov. Entalpický výmenník tepla odovzdávaním vlhkosti privádzanému vzduchu okrem toho eliminuje namŕzanie výmenníka. Materiál lamiel (membrána) má schopnosť prenášať vlhkosť, pričom je priepustný len pre molekuly vodnej pary.
- Výhody: Rekuperácia tepla aj vlhkosti, optimálna vnútorná klíma, eliminuje namŕzanie.
- Nevýhody: Vyššie náklady v porovnaní s doskovými výmenníkmi.
Prínosy rekuperácie
Rekuperácia v podstate znamená, že teplom, ktoré by sme inak vypustili oknom nenávratne preč, dokážeme ohriať čerstvý privádzaný vzduch, dokonca až s 90 % účinnosťou. To znamená, že ak máme vo vnútri 22 °C a vonkajšia teplota je -10 °C, dokážeme ohriať prívodný vzduch až na 19 °C. A to bez nutnosti elektrického ohrevu vzduchu, s nákladmi len na chod ventilátorov. Tieto náklady sú v porovnaní s ušetrenou energiou zanedbateľné.
Existuje mnoho prípadov, že po rekonštrukcii, napríklad zateplením fasády a výmenou okien v rodinných domoch a bytoch, enormne stúpla vlhkosť a znížila sa kvalita vzduchu a vnútorného prostredia. Výmena vzduchu, ktorá predtým bola (aj keď nechcene) zabezpečená netesnosťami a špárami v konštrukciách, zanikla. A z toho dôvodu často po stenách, v rohoch a popri oknách vidieť v rekonštruovaných objektoch mapy plesní, ktoré nebolo len vidieť, ale aj cítiť. Jednoducho prostredie nevhodné na bývanie.
Tomuto sa dá zabrániť práve riadeným vetraním za pomoci centrálnej rekuperačnej jednotky a vhodne navrhnutého rozvodu vzduchu, prípadne za pomoci lokálnych rekuperačných jednotiek. Takto sa v obytných priestoroch zvýši výmena vzduchu a zníži sa vhodnosť prostredia pre tvorbu nežiaducich organizmov. A to všetko komfortne, bez toho, aby na to človek musel myslieť.
V lete môžeme rekuperačné zariadenie využívať na vychladzovanie obytných priestorov v noci, keď klesá vonkajšia teplota. V tom prípade je ale nutné, aby mala rekuperačná jednotka by-pass, prípadne letnú náhradu rekuperátora.
Výhody rekuperácie:
- Zlepšenie kvality vzduchu: Rekuperačné systémy filtrujú prichádzajúci vzduch, čím znižujú množstvo prachu, peľu a iných alergénov v domácnosti.
- Energetická efektívnosť: Využitím tepla z odchádzajúceho vzduchu znižujú náklady na vykurovanie.
- Regulácia vlhkosti: Pomáhajú regulovať úroveň vlhkosti v domácnosti, čo prispieva k prevencii plesní.
- Komfort: Zabezpečuje stálu výmenu vzduchu bez nutnosti otvárania okien a tepelných strát.
Údržba a náklady
Jedinou potrebnou pravidelnou údržbou je čistenie a/alebo výmena použitých filtrov. V zásade všetky zariadenia majú štandardný filter na sanie čerstvého vzduchu a filter na sanie odpadového vzduchu. Jemné filtre sa musia pravidelne meniť alebo čistiť. V opačnom prípade zvýšený odpor proti prúdeniu vzduchu spôsobí poruchu ventilátora.
Riadené vetranie s centrálnou rekuperačnou jednotkou nie je otázkou niekoľkých desiatok eur. Ide predsa len o niečo vyššiu vstupnú investíciu a na rozdiel od lokálnych rekuperačných jednotiek aj o náročnejšiu realizáciu rozvodov vzduchu. Platí to o to viac, keď zbežná obhliadka priestorov na eliminovanie všetkých rizík súvisiacich so zle vybranou centrálnou rekuperačnou jednotkou alebo nevhodným naplánovaním trasy rozvodov vzduchu, spravidla nestačí. S vypracovaným projektom vzduchotechniky to však môže byť už o niečom úplne inom.
Približné náklady na systém núteného vetrania s rekuperáciou sa pohybujú od 4 000 do 6 000 EUR, v závislosti od systému a veľkosti objektu. Rekuperačné jednotky sa tešia čoraz väčšiemu záujmu investorov. Prijateľná cena, vysoká účinnosť a ďalšie nespochybniteľné výhody centrálneho riadeného vetrania so spätným získavaním tepla spôsobili, že rekuperačné jednotky sa v čoraz väčšej miere inštalujú nielen v nízkoenergetických, či pasívnych budovách, ale aj v bežných rodinných domoch.
Ďalšie funkcie a možnosti
Okrem toho miestnosti môžu byť chladené a ohrievané rekuperáciou, keď je vykonaná montáž chladiča/ohrievača do potrubia na prívod čerstvého vzduchu. Výhodou tejto možnosti je, že v lete môže byť do všetkých obytných miestností vháňaný chladený a suchý vzduch a v prechodných ročných obdobiach, keď systém nie je aktívny, zostáva vzduch pri izbovej teplote.
Centrálna rekuperácia môže v zime zabezpečiť zvlhčenie prívodového vzduchu. Na tieto účely je možné zabezpečiť rekuperátor s výmenníkom tepla. V mnohých prípadoch sa však vnútorné prostredie vysušuje a vnútorná vlhkosť sa tak pohybuje pod 40 %. Dôsledkom je zníženie relatívnej vlhkosti vzduchu až na 20 %. Tieto hodnoty spôsobujú vysychanie slizníc, pálenie očí a rapídne sa znižuje odolnosť proti vpádu vírusov a baktérií do organizmu. Niektorí výrobcovia vetracích jednotiek problém s nízkou vlhkosťou riešia napríklad dodatočným dovlhčením.
Rekuperačnú jednotku v kombinácii so zemným kolektorom je možné práve v letnom období použiť ako prírodnú klimatizáciu. Približne +15 °C studený vzduch zo zemného kolektora je prostredníctvom ventilátora rekuperačnej jednotky vháňaný do obytných priestorov, čím je zabezpečené prirodzené klimatizovanie priestorov s takmer nulovými nákladmi.
V teplých letných mesiacoch rekuperácia funguje opačne ako v zimných mesiacoch, to znamená, že vonkajšiemu teplu odoberá teplo a zabraňuje tak prehrievaniu interiéru. V chladnejších večerných hodinách môžu byť obytné miestnosti vetrané s vyradením spätného získavania tepla (aktivovaním funkcie pasívneho chladenia) a následne zaistením príjemnej vnútornej klímy.
Pri silných mrazoch typických pre dané územie a nedostatočnej účinnosti rekuperátora na ohrev vonkajšieho vzduchu je možné dodatočne nainštalovať ohrievač. Ak je to potrebné, zvlhčovač, ionizátor a ďalšie zariadenia sú namontované tak, aby vytvorili priaznivú mikroklímu v miestnosti.
Moderné modely obsahujú elektronickú riadiacu jednotku. Komplexné úpravy majú funkcie na programovanie prevádzkových režimov v závislosti od fyzikálnych parametrov vzdušného prostredia.
Pri ochladzovaní výstupného vzduchu na záporné teploty vo vnútri rekuperátora sa kondenzáty menia na ľad, čo spôsobuje zníženie živého prierezu prúdu a v dôsledku toho zníženie objemu alebo úplné zastavenie vetrania. Pre periodické alebo jednorazové rozmrazovanie rekuperátora je nainštalovaný obtok - obtokový kanál pre pohyb privádzaného vzduchu. Keď tok prechádza obtokom zariadenia, prenos tepla sa zastaví, výmenník tepla sa zohreje a ľad sa stáva tekutým. Voda prúdi do zbernej nádrže kondenzátu alebo sa odparuje von. Princíp obtokového zariadenia je jednoduchý, preto, ak existuje riziko tvorby ľadu, je vhodné poskytnúť také riešenie.
tags: #rekuperacia #air #system