Využitie už existujúceho tepla, vlhkosti a chladu technicky a ekonomicky efektívnym spôsobom je možné vďaka systémom rekuperácie energie. Tieto systémy sú vypočítané a prispôsobené podľa individuálnych potrieb a trvalo znižujú spotrebu primárnej energie, čo má pozitívny vplyv na amortizáciu zariadenia. Inštalácia takýchto systémov môže výrazne zredukovať potrebné služby a znížiť investičné aj prevádzkové náklady.
V mnohých národných a medzinárodných normách a predpisoch je používanie systémov rekuperácie energie dokonca povinné a musí sa preukázať. Je to nielen ekologické a udržateľné, ale aj finančne veľmi výhodné pre prevádzkovateľa a investora vzduchotechnických systémov.
Čo tvorí rekuperačnú jednotku a jej princíp fungovania
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 sa čoraz viac inštalujú nielen v nízkoenergetických či pasívnych budovách, ale aj v bežných rodinných domoch.
Základné komponenty rekuperačnej jednotky
Rekuperačná jednotka je tvorená niekoľkými kľúčovými komponentmi:
- Ventilátormi na prívod a odvod vzduchu
- Filtrami vzduchu zabezpečujúcimi zdravú vnútornú klímu
- Výmenníkom tepla (alebo rekuperátorom)
- Automatickou reguláciou riadenia rekuperačnej jednotky
- V prípade potreby aj prídavným výhrevným telesom
Zo všetkých spomenutých komponentov je srdcom celého systému práve výmenník tepla.
Princíp fungovania rekuperačnej jednotky
Pri zjednodušenom opise princípu centrálne riadeného vetrania s rekuperáciou tepla treba začať pri stavebnom otvore urobenom vo fasáde, alebo presnejšie povedané v obvodovom plášti budovy. Cez tento otvor je prostredníctvom rozvodov do rekuperátora privádzaný čerstvý vonkajší vzduch, ktorý je filtrom rekuperačnej jednotky zbavený peľu, ostatných alergénov a všetkých prachových častíc. Zároveň sa cez filter privádza do tepelného výmenníka rovnaký objem vydýchaného vzduchu.
Čerstvý vzduch v tepelnom výmenníku rekuperátora absorbuje tepelnú energiu získanú z odvádzaného vzduchu, odkiaľ je zasa prostredníctvom rozvodov distribuovaný ďalej do jednotlivých miestností budovy. 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 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. obtokaová klapka a vzduch zvonku postupuje okruhom mimo výmenník (letné bypass).
Vysvetlenie vetrania s rekuperáciou tepla
Kvalita vzduchu a komfort s rekuperáciou
Vydýchaný vzduch je plný látok, ktoré telu neprospievajú. Prevažuje v ňom oxid uhličitý doplnený baktériami, parou a výparmi napríklad z lepidiel a iných látok. Ak trávite deň v zle vetranej miestnosti, hrozí vám podráždenie krku, očí alebo dutín a bolesť hlavy. Ľudia trpiaci alergiou pocítili výraznú úľavu od ťažkostí po nasťahovaní do domu s rekuperáciou. Na rozdiel od čističiek vzduchu, ktoré filtrujú vzduch v jednej miestnosti, systém vetrania s rekuperáciou filtruje nasávaný vzduch pred jeho distribúciou do celého domu, čím výrazne zlepšuje kvalitu vnútorného prostredia.
Veľkou výhodou je aj pohodlie a komfort pri využívaní núteného vetrania s rekuperáciou. Na ovládacom paneli si môžete nastaviť presný časový úsek, kedy počas dňa sa vetranie spustí a na aký výkon. Rekuperácia tepla taktiež zabráni veľkým výkyvom teploty pri klasickom vetraní oknami.
Typy výmenníkov tepla v rekuperácii
V súčasnosti sú v rekuperačných jednotkách bežne využívané tri hlavné konštrukčné prevedenia výmenníkov tepla:
- Doskový výmenník tepla
- Rotačný výmenník tepla
- Entalpický výmenník tepla so spätným získavaním vlhkosti
Doskový výmenník tepla
Doskové výmenníky tepla patria medzi rekuperačné systémy spätného získavania tepla (WRG) a sú optimálnym riešením pre vzduchotechnické jednotky s rekuperáciou tepla v rozsahu malého a stredného objemu vzduchu. Používajú sa najmä vo vzduchotechnických systémoch (VZT) s malým a stredným objemom vzduchu.
V doskovom rekuperátore odvádzaný teplý vzduch odovzdáva svoju tepelnú energiu chladnejšiemu privádzanému vzduchu prostredníctvom tenkej hliníkovej dosky. Jedná sa o kompaktnú "krabičku" vloženú v rekuperačnej jednotke, ktorá sa nehýbe a netočí, ale vďaka množstvu lamiel odovzdáva teplo. V posledných rokoch prešli úpravami, vďaka ktorým účinnosť doskových rekuperátorov vzrástla z pôvodných 50-60 % na súčasných 90 až 95 %. Spomenúť môžeme zmenu tvaru (štvorcový nahradený šesťuholníkovým) a prúdenia vzduchu (krížový prietok na protiprúdový).
Výhody doskového výmenníka tepla:
- Technicky a ekonomicky efektívne využitie tepla alebo chladu.
- Stupeň účinnosti až 90 % (u protiprúdových až 92 %).
- Zabezpečený proti výpadkom a nenáročný na údržbu - neobsahuje žiadne pohyblivé časti.
- Bez prenosu vlhkosti a zápachu - nedochádza k miešaniu prúdov vzduchu.
- Plynulá regulácia výkonu prostredníctvom obtoku.
- Možnosť letného obtoku vďaka integrovanému bypassu.
- Vhodný pre adiabatické chladenie odvádzaného vzduchu.
- Funkcia na ochranu proti námraze.
- Vysoká odolnosť proti korózii vďaka špeciálnym hliníkovým doskám.
- Bez akéhokoľvek silikónu, veľmi hygienický.
- Perfektné riešenie pre priestory s vysokou vlhkosťou, účinne eliminuje vlhkosť v chladných ročných obdobiach.
- Certifikácia Eurovent, TÜV, VDI a RLT.
Nevýhody doskového výmenníka tepla:
- Vznik kondenzátu, ktorý si vyžaduje zaústenie rekuperačnej jednotky do kanalizácie.
- Potenciálne zamrznutie kondenzátu pri nízkych teplotách, čo môže viesť k zablokovaniu jednotky.
- Príliš efektívne vetranie môže spôsobiť vysúšanie vzduchu v interiéri, najmä v zimnom období.
- Rekuperačné jednotky s doskovými protiprúdovými výmenníkmi tepla sú naďalej vhodné predovšetkým do regiónov s miernejším klimatickým podnebím bez silných mrazov.
Rotačný výmenník tepla
Rotačné výmenníky tepla patria k rekuperačným systémom spätného získavania tepla (WRG) a dajú sa použiť v celom rozsahu objemov vzduchu. Sú výhodné predovšetkým v oblasti väčších objemov vzduchu, pretože na malom priestore prenášajú vysoký výkon rekuperácie tepla. Rotačný výmenník tepla je krátky rotujúci valec vyrobený zo stočeného hliníkového vlnitého plechu.
Za svoju univerzálnu použiteľnosť vďačia rotory špeciálnej konštrukcii, keďže nosný materiál, stavebná hĺbka, výška vĺn a priemer sú voliteľné parametre. Rotor poháňa malý motor prostredníctvom remeňa. Jedna polovica rotora sa nachádza v odvádzanom vzduchu a druhá v privádzanom vzduchu.
Výhody rotačného výmenníka tepla:
- Flexibilná rekuperácia tepla s malými nárokmi na priestor.
- Nezamŕza - dokáže si veľmi dobre poradiť s náročnejšími klimatickými podmienkami a nižšími mínusovými teplotami (až pri -30°C).
- Prenos vlhkosti - vracia do interiéru nielen teplo, ale aj časť vzdušnej vlhkosti, čím zachováva optimálny vnútorný klimat.
- Nie je nutný odvod kondenzátu, čo zjednodušuje inštaláciu.
- Vysoký stupeň prenosu na malom priestore (účinnosť až 85-90 %).
- Plynulá regulácia výkonu otáčkami rotora.
- Letný obtok vďaka nečinnosti rotora.
- Nízka strata tlaku.
- Efekt samočistenia vďaka spôsobu prevádzky.
- Nepretržitá prevádzka, pretože nie je potrebný obtok na odmrazovanie.
- Účinná rekuperácia chladu v letnom období - zníženie nákladov na prevádzku klimatizácie.
- Sofistikovaná konštrukcia zaisťuje minimálne miešanie prúdov vzduchu.
- Nie je nutné používať predohrev - nehrozí riziko zamrznutia.
Nevýhody rotačného výmenníka tepla:
- Potencionálna poruchovosť otočného mechanizmu a pohonu.
- Reálna hrozba netesnosti - prieniku odvádzaného vzduchu do privádzaného (hoci minimálneho).
- Nižšia účinnosť spätného zisku (často uvádzaná nižšia ako doskové, hoci niektoré moderné rotačné dosahujú 90%).
- Zvýšená spotreba elektriny na pohon otočného mechanizmu.
- Pri prevádzke vytvára viac šumu.
Typy rotačných výmenníkov
Kondenzačný rotor
Kondenzačný rotor pozostáva z akumulačnej hmoty rotora, ktorá prenáša teplo. V zimnej prevádzke sa akumulačná hmota v odvádzanom vzduchu týmto vzduchom zohrieva. Pomalým otáčaním rotora okolo centrálnej osi sa tepelná energia odovzdáva čerstvému vzduchu, čím sa zohrieva.
- Stupeň účinnosti až 85 %
- Vysoký stupeň prenosu na malom priestore
- Plynulá regulácia výkonu otáčkami rotora
- Letný obtok vďaka nečinnosti rotora
Entalpický rotor
Akumulačná hmota entalpického rotora má hygroskopický povrch a podporuje okrem prenosu energie aj prenos vlhkosti. V zimnej prevádzke sa akumulačná hmota v odvádzanom vzduchu týmto vzduchom zohrieva. Hygroskopický povrch rotora prijíma zároveň skondenzovanú vodnú paru. Pomalým otáčaním rotora sa tepelná energia a odparovaná voda odovzdáva chladnému, suchému a čerstvému privádzanému vzduchu.
- Stupeň účinnosti až 85 %
- Vysoký stupeň prenosu na malom priestore
- Možnosť prenosu vlhkosti
- Mnoho oblastí použitia vďaka vysokej flexibilite
Sorpčný rotor
Akumulačná hmota sorpčného rotora má hygroskopický povrch a umožňuje celoročný prenos tepla a vlhkosti. Funguje podobne ako entalpický rotor: v zimnej prevádzke sa akumulačná hmota v odvádzanom vzduchu zohrieva a hygroskopický povrch rotora prijíma skondenzovanú vodnú paru. Pomalým otáčaním rotora sa tepelná energia a odparovaná voda odovzdáva chladnému, suchému a čerstvému privádzanému vzduchu. Tento proces môže prebiehať aj v opačnom smere, preto je sorpčný rotor ideálny aj na letnú prevádzku, kde pomáha odvlhčovať privádzaný vzduch.
Entalpický výmenník tepla (membránový)
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 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.
Rotačný vs. Doskový výmenník: Ako si vybrať?
Mnoho klientov stojí pred voľbou, či si domov zaobstarať rotačný alebo doskový výmenník. Rozdiely medzi nimi sú zásadné a ovplyvňujú prevádzkové náklady, komfort a vhodnosť pre konkrétne podmienky.
Výhody rotačného výmenníka
- Účinná rekuperácia tepla aj pri nízkych teplotách (až pri -30°C).
- Nezamŕza, nie je nutné používať predohrev.
- Účinná rekuperácia chladu v letnom období - zníženie nákladov na prevádzku klimatizácie.
- Prenos vlhkosti pri zachovaní optimálneho vnútorného klimat.
- Nie je nutný odvod kondenzátu - jednoduchá inštalácia jednotky.
- Možnosť voľby sorpčného rotačného tepelného výmenníka s účinnejším prenosom vlhkosti.
Výhody protiprúdového (doskového) výmenníka
- Tepelná účinnosť až 92 %.
- Nedochádza k miešaniu prúdov vzduchu.
- Perfektné riešenie pre priestory s vysokou vlhkosťou, účinne eliminuje vlhkosť v chladných ročných obdobiach.
- Možnosť voľby medzi kondenzačným a entalpickým tepelným výmenníkom.
Všeobecné odporúčania pre výber
- Rotačný výmenník zvoľte, pokiaľ máte drevostavbu, je problematické zaistiť odvod kondenzátu alebo bývate v chladnej oblasti, kde by prevádzka predohrevu bola príliš nákladná.
- Doskový výmenník zvoľte, pokiaľ riešite skôr elimináciu vlhkosti (napríklad v murovanom či betónovom dome) a máte možnosť zabezpečiť odvod kondenzátu.
Rekuperácia v kontexte rekonštrukcií a moderných stavieb
Vetranie obytných priestorov je v nových moderných stavbách, kde sa kládol dôraz na nízke energetické straty a tesnosť stavby, nevyhnutnosťou. Rovnako je vhodné riadené vetranie s rekuperáciou tepla montovať aj do starších rodinných domov, ktoré prešli rekonštrukciou. Výpočtová hodnota pre jednu osobu je 60 m³ čerstvého vzduchu na osobu za hodinu.
Pri rekonštrukcii starších rodinných domov sa väčšinou dbá na vizuálnu stránku a zníženie tepelných strát a energetickej náročnosti posilnením izolácií. Málokto si však uvedomí, že pri stavbe týchto rodinných domov boli použité materiály úplne inej kvality a konzistencie ako sú na dnešnom trhu. Taktiež sa v minulosti nedbalo na hydroizolácie a tepelné mosty.
Je mnoho prípadov, že po rekonštrukcii fasádnym zateplením 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. Z toho dôvodu často po stenách, v rohoch a popri oknách vidieť v rekonštruovaných objektoch mapy plesní, ktoré nebolo len vidieť, ale aj cítiť. 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 nežiadúcich organizmov.
V lete môžeme rekuperačné zariadenie využívať na vychladzovanie obytných priestorov v noci, keď klesá vonkajšia teplota. Samozrejme, že s každou vašou otázkou týkajúcou sa rekuperácie tepla, vetrania a filtrácie vzduchu sa môžete obrátiť na odborníkov.
Centrálna vs. Lokálna rekuperácia
Pri rozhodovaní o inštalácii rekuperačnej jednotky sa stretnete s dvoma hlavnými typmi systémov: centrálna a decentrálna (lokálna) rekuperácia.
Centrálna rekuperácia
Centrálna rekuperácia je zložitejšia na inštaláciu, potrebuje potrubné rozvody pre svoje vstupy a výstupy. Rekuperačná jednotka je umiestnená v technickej miestnosti, odkiaľ vedú potrubné rozvody do celej budovy. Týmto spôsobom zabezpečujete rekuperáciu v celej nehnuteľnosti. Stupeň spätného zisku tepla je v prípade centrálnych jednotiek vyšší ako u lokálnych zariadení. Pri výbere centrálnej rekuperačnej jednotky 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. Napríklad obytnú plochu o veľkosti cca 200 m² možno obslúžiť centrálnou rekuperačnou jednotkou s objemovým tokom vzduchu asi 300 - 400 m³/h.
Decentrálna (lokálna) rekuperácia
Decentrálny vetrací systém, nazývaný aj lokálna rekuperácia, je druhou možnosťou bez potrubných rozvodov, kedy sú jednotlivé rekuperačné jednotky osadené v obvodovej stene. Lokálna rekuperácia je vhodná do bytov a menších domov, slúži pre jednu miestnosť. Pre vetranie jednotlivých miestností o priemernej veľkosti 20 - 30 m² potom postačí decentrálne rekuperačné zariadenie s objemovým tokom vzduchu cca 55 m³/h.
Pri rozhodovaní o riadenom vetraní je dôležité, aby bolo vybrané zariadenie správne dimenzované pre konkrétne potreby.
Údržba a starostlivosť o rekuperačný systém
Tak ako pri všetkých ostatných technických vymoženostiach dnešnej doby, ktoré nám tak uľahčujú život, je potrebná ich starostlivosť a výnimkou nie je ani rekuperačný systém. Je dôležité si uvedomiť, že ak chcete mať doma skutočne čistý vzduch, musíte pravidelne meniť filtre.
tags: #rotacny #vymennik #tepla #rekuperacia