Princíp fungovania rekuperácie a prívod vzduchu do miestností

Riadená ventilácia je v poslednej dobe nadmieru skloňovaný výraz. Dôvodom je výstavba vysoko vzduchotesných domov s minimálnou spotrebou energie na vykurovanie, teda nízkoenergetických, pasívnych a podobných stavieb. Dostať do interiéru týchto objektov čerstvý vzduch a udržať hladinu CO2 na zdravotne bezpečnej úrovni možno teda iba pravidelným vetraním, ktoré by v ideálnom prípade malo prebiehať priemerne každú jednu hodinu na tri až päť minút. Riešením je automatická vetracia jednotka.

Pre mnohých je však rekuperácia stále nepoznanou témou. Rekuperácia predstavuje inteligentné riešenie, ako znížiť energetickú náročnosť budov pri súčasnom zabezpečení optimálnej kvality vnútorného vzduchu. Ide o technológiu, ktorá zachytáva teplo z odpadového vzduchu opúšťajúceho budovu a využíva ho na ohrev čerstvého vzduchu vchádzajúceho dovnútra. Hlavnou a najdôležitejšou funkciou rekuperačného ventilačného systému však nie je iba spätné získavanie energie (alebo úspory, ktoré poskytuje), ale správna a efektívna výmena vzduchu v budove.

Čo je rekuperácia a ako funguje?

Rekuperácia, nazývaná aj riadené vetranie s rekuperáciou tepla, je systém, ktorý umožňuje spätné získavanie tepla z vyfukovaného odpadového vzduchu. To znamená, že namiesto toho, aby sa teplý vzduch z interiéru vyfúkol von oknom bez úžitku, rekuperácia využije tento teplý vzduch na ohriatie čerstvého privádzaného vzduchu.

Princíp fungovania

V systéme rekuperácie máme dva prúdy vzduchu (prívod a odvod), ktoré navzájom prechádzajú paralelne vo vnútri ventilátora s rekuperáciou tepla bez fyzického miešania. Celý proces je podobný prirodzenému vetraniu, pri ktorom ventilačný systém odsáva vzduch z vlhkých miestností, ako je kuchyňa, kúpeľňa, a dodáva čerstvý vzduch do všetkých obytných miestností a spální s jedným rozdielom.

1. Odsávanie odpadového vzduchu: Ventilátor v rekuperačnej jednotke odsáva odpadový vzduch z interiéru domu, zvyčajne z kuchyne, kúpeľne a toalety. Tento vzduch je plný CO2, vlhkosti a tepla.
2. Výmena tepla: Odpadový vzduch prechádza cez rekuperačný výmenník tepla. Výmenník tepla je vyrobený z materiálu s vysokou tepelnou vodivosťou, napríklad z medi alebo hliníka. Teplo z odpadového vzduchu sa prenáša na steny výmenníka tepla.
3. Prívod čerstvého vzduchu: Ventilátor v rekuperačnej jednotke privádza čerstvý vzduch z vonku do domu. Tento vzduch je studený a suchý.
4. Ohrev čerstvého vzduchu: Čerstvý vzduch prechádza cez ten istý rekuperačný výmenník tepla ako odpadový vzduch. Steny výmenníka tepla odovzdávajú teplo čerstvému vzduchu, čím ho ohrievajú.
5. Distribúcia čerstvého vzduchu: Ohriaty čerstvý vzduch je distribuovaný do obytných miestností v dome cez systém potrubia.

V lete to funguje rovnako, len opačne: vnútorný odchádzajúci vzduch chladí ten prichádzajúci zvonku. Ak v lete nie je spätný zisk tepla žiaduci, možno túto funkciu vypnúť. V takom prípade sa uzavrie tzv. obtoková klapka a vzduch zvonku postupuje okruhom mimo výmenník (letné bypass).

Typy rekuperačných systémov

Pri riadenom mechanickom vetraní sa vo všeobecnosti rozlišuje medzi centrálnymi a decentralizovanými systémami. V závislosti od oblasti použitia majú oba systémy svoje individuálne výhody. Oba dokážu rekuperovať teplo, a tým výrazne znížiť potrebu tepla na vetranie.

Centrálna rekuperácia

Centrálna rekuperácia je systém, ktorý využíva jednu rekuperačnú jednotku na vetranie viacerých miestností. Základný rozdiel medzi vetracími systémami spočíva v ich individuálnej konštrukcii. V prípade centrálneho mechanického vetrania dodáva čerstvý vzduch do miestností jeden prístroj. Na tento účel sa do steny alebo stropu inštaluje centrálna vetracia jednotka. Distribúcia prívodného a odvodného vzduchu je realizovaná pomocou potrubí do jednotlivých miestností.

Napríklad obytnú plochu o veľkosti cca 200 m² možno obslúžiť centrálnou rekuperačnou jednotkou s objemovým tokom vzduchu asi 300 - 400 m³/h. Pre vetranie jednotlivých miestností o priemernej veľkosti 20 - 30 m² potom postačí decentrálne rekuperačné zariadenia s objemovým tokom vzduchu cca 55 m³/h.

Vetranie sa zabezpečuje prostredníctvom pripojeného rozvodu vzduchu, ktorý je zvyčajne skrytý v podlahovej alebo stropnej konštrukcii. V najjednoduchšom prevedení má takýto vetrací systém len systém odvádzania vzduchu, ktorý odvádza vydýchaný vzduch do exteriéru. V obývacej izbe a spálňach sú zvyčajne umiestnené výustky pre prívod čerstvého vzduchu zvonku (na podlahe, stene či strope), v kúpeľniach a na toalete sú situované otvory s odťahovými ventilmi pre odvod spotrebovaného vzduchu (vďaka tomu je tu priaznivo regulovaná aj hladina vlhkosti). Ostatné miestnosti, ktoré sa nachádzajú medzi týmito hlavnými úžitkovými priestormi, takzvané prepúšťacie zóny, sú prevetrávané vďaka prúdeniu vzduchu z privetrávanej zóny do odvetrávanej. Stupeň spätného zisku tepla je v prípade centrálnych jednotiek vyšší ako u lokálnych zariadení. Centrálne systémy sa používajú najmä pri novostavbách, pretože sa vyžaduje väčšie úsilie pri plánovaní. Môžu sa však použiť aj v starších budovách.

Decentrálna rekuperácia (lokálna rekuperácia)

Decentrálna rekuperácia, nazývaná aj lokálna rekuperácia, využíva samostatné rekuperačné jednotky pre každú miestnosť alebo zónu domu. Ak z akéhokoľvek dôvodu nechcete alebo nemôžete pristúpiť k inštalácii centrálnych vzduchotechnických rozvodov, môžete problém riešiť lokálne a len tam, kde je to relevantné, teda v miestnostiach, kde potrebujete pravidelne vetrať ako napríklad v spálňach počas spánku.

Tieto jednotky sa zvyčajne inštalujú priamo do vonkajšej steny zásobovaných miestností. Nie je potrebné inštalovať vzduchové potrubia. Preto sú decentralizované systémy obzvlášť vhodné na modernizáciu, pretože stačí vyvŕtať otvor do vonkajšej steny a pripojiť napájanie. Rekuperácia je vhodná nielen do novostavieb, ale tiež do rekonštruovaných objektov. Pri jednoduchých riešeniach je takmer jedno, či máte alebo nemáte rovnaký počet výustiek. Taktiež je skoro jedno, či máte rovnako dlhé trasy jednotlivých potrubí.

V závislosti od konštrukcie sa rozlišuje medzi nepretržitou prevádzkou a prevádzkou push-pull. Vetrací systém s prevádzkou push-pull pracuje striedavo v režime odvádzaného alebo privádzaného vzduchu. Na inštaláciu takéhoto systému sú potrebné dve jednotky s dvoma stenovými otvormi. Obe jednotky komunikujú prostredníctvom spoločného ovládača. V systémoch s nepretržitou prevádzkou prúdia oba prúdy vzduchu cez jednu jednotku bez prerušenia.

Typy výmenníkov tepla v rekuperácii

Srdcom vetracieho systému s rekuperáciou tepla je výmenník tepla, ktorý môžeme bez preháňania nazvať srdcom celého systému. Prechod tepla od spotrebovaného vzduchu k privádzanému pritom prebieha cez vstavaný tepelný výmenník, kde teplý odchádzajúci vzduch odovzdá svoje teplo skrz teplovýmennú membránu prichádzajúcemu vzduchu zvonku, bez toho aby sa premiešali. V súčasnosti sú v rekuperačných jednotkách bežne využívané tri konštrukčné prevedenia výmenníkov tepla.

Doskový výmenník tepla

Rekuperácia s rekuperatívnym výmenníkom tepla (doskový rekuperátor) je najbežnejší a najdostupnejší typ rekuperácie. Tento typ výmenníka tepla prešiel v posledných rokoch viacerými úpravami. Vďaka nim však účinnosť doskových rekuperátorov vzrástla z pôvodných 50-60% na súčasných 90 až 95%. Spomenúť môžeme zmenu tvaru, ale aj prúdenie vzduchu. Pôvodné rekuperátory mali štvorcový tvar, ktorý je dnes nahradený šesťuholníkovým a krížový prietok vzduchu sa zmenil na protiprúdový.

V doskovom rekuperátore 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. Rekuperačné jednotky s doskovými protiprúdovými výmenníkmi tepla sú naďalej vhodné predovšetkým do regiónov s miernejším klimatickým podnebím bez silných mrazov.

Rotačný výmenník tepla

Rekuperácia s rotačným výmenníkom tepla (rotačný rekuperátor) má najvyššiu účinnosť, ale je aj najdrahší. Využíva rotujúci výmenník, ktorý prenáša teplo z odpadového vzduchu na čerstvý vzduch. 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.

Entalpický výmenník tepla

Moderné rekuperačné jednotky sú vybavené membránovým entalpickým výmenníkom tepla, ktorý dokáže pracovať aj pri nižších vonkajších teplotách. Entalpický výmenník tepla je krížový protiprúdový výmenník tepla, ktorý dokáže z odsávaného vzduchu získať okrem tepla aj vlhkosť. To sa dosahuje pomocou polopriepustnej membrány. Membrána prepúšťa iba vlhkosť a teplo, zatiaľ čo pachy a nečistoty sa zadržiavajú.

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.

Faktory ovplyvňujúce účinnosť rekuperácie

Účinnosť rekuperácie závisí od viacerých faktorov, ako napríklad:

• Typ rekuperačného výmenníka tepla: Rotačné rekuperátory dosahujú najvyššiu účinnosť, zatiaľ čo doskové rekuperátory sú menej efektívne.
• Veľkosť rekuperačného výmenníka tepla: Väčší výmenník tepla umožňuje prenos väčšieho množstva tepla.
• Prietok vzduchu: Čím vyšší je prietok vzduchu, tým viac tepla sa môže preniesť.
• Teplotný rozdiel medzi odpadovým a čerstvým vzduchom: Čím väčší je teplotný rozdiel, tým viac tepla sa môže preniesť.
• Kvalita izolácie domu: Čím lepšie je dom izolovaný, tým menšie sú tepelné straty a tým pádom aj väčší potenciál pre úsporu energie rekuperáciou.
• Vlhkosť vzduchu: Vlhké ovzdušie má nižšiu tepelnú kapacitu ako suché ovzdušie, takže vlhkosť môže mierne znižovať účinnosť rekuperácie.
• Rýchlosť ventilátorov: Rýchlosť ventilátorov ovplyvňuje prietok vzduchu a tým aj celkovú efektivitu rekuperácie. Je však dôležité nájsť optimálnu rýchlosť, aby sa predišlo hluku a zbytočnému míňaniu energie.
• Údržba rekuperačného systému: Pravidelná údržba rekuperačného systému, ako je napríklad výmena filtrov, je dôležitá pre zachovanie optimálnej funkčnosti a dosiahnutie maximálnej účinnosti.

Rekuperačná jednotka navyše filtruje čerstvý vzduch. Trieda filtra použitá v rekuperácii určuje účinnosť filtračného procesu. Čerstvý vzduch je najskôr privádzaný priechodkou vonkajšou obvodovou stenou k filtru, kde dôjde k jeho prečisteniu (je pritom možné aplikovať napríklad peľový filter, ktoré výrazne uľahčuje život alergikom). Potom je vzduch potrubím vedený do vzduchotechnickej jednotky. Na ochranu systému distribúcie vzduchu na strane odvádzaného vzduchu sa do vetracích otvorov v kúpeľniach, kuchyniach a WC vkladajú filtre odvádzaného vzduchu. Tie spoľahlivo zabraňujú prenikaniu usadenín nečistôt do vetracej jednotky a systému distribúcie vzduchu. Vetracie jednotky majú indikátor výmeny filtra, ktorý signalizuje, kedy je potrebná výmena filtra.

Výhody riadeného vetrania s rekuperáciou

Riadené vetracie jednotky, či už s rekuperáciou alebo bez nej, sú prínosom nielen po stránke funkčnej a zdravotnej, ale aj bezpečnostnej. Tento proces prináša viacero benefitov:

• Úspora energie na vykurovanie: Rekuperácia dokáže znížiť spotrebu energie na vykurovanie, čím ušetríte peniaze a znížite emisie CO2. Ak máme vo vnútri 22°C a vonkajšia teplota je -10°C tak dokážeme ohriať prívodný vzduch až na 19 °C. A to bez nutnosti elektrického ohrevu vzduchu s nákladmi len na chod ventilátorov.
• Zdravé vnútorné prostredie: Rekuperácia neustále privádza do interiéru čerstvý filtrovaný vzduch, čím sa znižuje koncentrácia CO2, vlhkosti a škodlivých látok. To je obzvlášť dôležité v dnešných energeticky úsporných domoch, ktoré sú často vzduchotesné.
• Tepelná pohoda: Rekuperácia pomáha udržiavať v interiéri stabilnú teplotu bez prievanu a teplotných výkyvov. Rekuperácia tepla tak isto zabráni veľkým výkyvom teploty pri klasickom vetraní oknami.
• Zníženie hluku z exteriéru: Rekuperácia tlmí hluk z ulice, takže si môžete vychutnať pokojné prostredie aj v rušných lokalitách. Ak zostanú okná zatvorené, hladina hluku sa zníži.
• Bezpečnosť: Otvorené okná v čase, keď sa v objekte nikto nenachádza alebo jeho užívatelia spia, môžu totiž znamenať riziko vlámania. Mechanický vetrací systém toto riziko výrazne znižuje.
• Predchádzanie vlhkosti a plesniam: Využitie rekuperácie vzduchu môže výrazne prispieť k zlepšeniu kvality vnútorného prostredia, znižovaniu vlhkosti a predchádzaniu plesniam. V štvorčlennej domácnosti sa pri varení, sprchovaní, sušení bielizne alebo zalievaní kvetov vyprodukuje denne až 15 litrov vlhkosti. Ak sa neodstráni, táto vlhkosť môže kondenzovať na povrchu stien, a tak viesť k tvorbe plesní.
• Flexibilné ovládanie: Na ovládacom panely si nastavíte presný časový úsek kedy počas dňa sa vetranie spustí a na aký výkon.

Riešenia pre náročnejšie klimatické podmienky

Vylepšenou verziou klasickej rekuperácie, ktorá je nazývaná ako pasívna, je možné označiť jednotky, ktoré nielenže ohrievajú čerstvý vzduch teplom zo vzduchu odpadového, ale k tomu ho ešte prihrievajú. Na trhu existujú riešenia riadeného núteného vetrania s elektrickou špirálou alebo systémami fungujúcimi na princípe tepelného čerpadla.

Výhoda tohto druhého typu spočíva v skutočnosti, že rekuperácia môže nielen v zime prikurovať, ale aj v lete ľahko zachladiť. V zime je odpadový vzduch hnaný cez výparník, kde je z neho odobratá tepelná energia. Teplonosná látka sa vyparuje do potrubia, kde ju kompresor stlačí, čím zvýši jej teplotu. Látka potom putuje do kondenzátora, kde je ochladená a tak zmení svoju podobu späť na tekutú. Touto cyklicky prebiehajúcou kondenzáciou je vzniknuté teplo odovzdané privádzanému vzduchu zvonku.

Správne dimenzovanie a inštalácia

Ak sa pre riadené vetranie rozhodnete, je dôležité, aby bolo vybrané zariadenie správne dimenzované. Čím väčší je vetraný priestor a čím viac osôb sa v ňom obvykle nachádza, tým výkonnejšiu vetraciu jednotku je potrebné voliť. Pri výbere vám bude nápomocný aj parameter "objemový tok vzduchu", ktorý výrobcovia uvádzajú v technickom popise. Pre vetranie obytných priestorov je výpočtová hodnota pre jednu osobu 60 m³ čerstvého vzduchu na osobu za hodinu.

Pre jednoduchosť montáže a najlepšiu funkčnosť rekuperácie sa dosahuje pomocou rovnakého počtu prívodov a odvodov. Pre funkčnosť rekuperačného systému je ideálne dosiahnuť čo najpodobnejšie dĺžky jednotlivých potrubí. Keď sa to podarí dosiahnuť, vieme, že tlakové straty v potrubí sú približne rovnaké a preto bude každá výustka fúkať alebo naťahovať približne rovnaké množstvo vzduchu. Umiestnenie rekuperačnej jednotky je zvyčajne v technickej miestnosti, ktorá býva často pri obvodovej stene. Tým pádom vzniká prirodzená nesymetria.

Tlaková strata vzniká dĺžkou potrubia, teda čím dlhšie potrubie tým väčšia tlaková strata. V podstate je to jednoduché. Vzduch v systéme rekuperácie sa šíri v potrubiach podľa toho kde na akú tlakovú stratu narazí. Kde je malá je ho veľa, kde je veľká je ho naopak málo. Preto je potrebné rekuperačný systém poriadne zmerať a podľa toho systém vyregulovať. Najčastejšie sa regulácia systému rekuperácie robí pomocou koncových prvkov, napríklad tanierových ventilov.

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.

tags: #rekuperacia #privod #do #miestnosti