Rekuperácia a jej princíp fungovania

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 (rekuperácia) montovať aj do starších rodinných domov, ktoré prešli rekonštrukciou. Výpočtová hodnota pre jednu osobu je 60 m³ čerstvého vzduchu na osobu za hodinu.

Čo je rekuperácia?

Rekuperácia, nazývaná aj riadené vetranie so spätným získavaním tepla, je moderný systém vetrania, ktorý zabezpečuje výmenu vzduchu v budovách s minimálnymi tepelnými stratami. Spätné získavanie tepla znamená, že teplom, ktoré by sme inak vypustili oknom nenávratne preč, dokážeme ohriať čerstvý privádzaný vzduch. Tento proces prináša viacero benefitov a môže dosiahnuť až 90% účinnosť.

Napríklad, ak je vo vnútri 22°C a vonkajšia teplota je -10°C, dokáže rekuperačný systém ohriať prívodný vzduch až na 19°C. A to bez nutnosti elektrického ohrevu vzduchu, s nákladmi len na chod ventilátorov.

Prečo je rekuperácia dôležitá?

Pri rekonštrukcii starších rodinných domov sa väčšinou dbá na vizuálnu stránku a zníženie tepelných strát posilnením izolácií. Málokto si však uvedomí, že pri stavbe týchto 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 škárami v konštrukciách, zanikla. Z toho dôvodu sa často po stenách, v rohoch a popri oknách v rekonštruovaných objektoch objavujú mapy plesní, ktoré bolo nielen 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 nežiaducich organizmov. 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.

Kľúčové komponenty rekuperačnej jednotky

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 v čoraz väčšej miere inštalujú nielen v nízkoenergetických, či pasívnych budovách, ale aj v bežných rodinných domoch.

Rekuperačná jednotka je tvorená:

• Ventilátormi na prívod a odvod vzduchu.
• Filtrami vzduchu zabezpečujúcimi zdravú vnútornú klímu (odstraňujú prach, peľ, alergény).
• Výmenníkom tepla - ten je srdcom celého systému.
• Automatickou reguláciou riadenia rekuperačnej jednotky.
• V prípade potreby aj prídavným výhrevným telesom.

Princíp fungovania rekuperácie

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 z interiéru (z toaliet, komôr, kúpeľní a kuchýň).

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 prebieha pritom cez vstavaný tepelný výmenník, kde teplý odchádzajúci vzduch odovzdá svoje teplo cez teplovýmennú membránu prichádzajúcemu vzduchu zvonku, bez toho, aby sa premiešali. Takto ohriaty čerstvý vzduch je následne rozvodmi privádzaný do jednotlivých obytných miestností.

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 (letný bypass).

Typy výmenníkov tepla v rekuperačných jednotkách

V súčasnosti sú v rekuperačných jednotkách bežne využívané tri konštrukčné prevedenia výmenníkov tepla:

• Doskový výmenník tepla
• Rotačný výmenník tepla
• Entalpický výmenník tepla so spätným získavaním vlhkosti

Doskový výmenník tepla

V doskovom rekuperátore odvádzaný teplý vzduch odovzdáva svoju tepelnú energiu chladnejšiemu privádzanému vzduchu prostredníctvom tenkej hliníkovej dosky. 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. Rekuperačné jednotky s doskovými protiprúdovými výmenníkmi tepla sú naďalej vhodné predovšetkým do regiónov s miernejším klimatickým podnebím bez silných mrazov.

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. Doskové výmenníky môžu v zimných mesiacoch vysušovať vzduch v interiéri. Proti zamrznutiu výmenníka sa rekuperácia automaticky chráni buď zopnutím elektrickej špirály, alebo vytvorí dočasný podtlak a po potrebnú dobu ohrieva výmenník. Je potrebné pripojenie na sifón kvôli kondenzu.

Rotačný výmenník tepla

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. Rotačný výmenník tepla je pokročilejšie a nákladnejšie riešenie, avšak jeho účinnosť môže dosiahnuť až 90%. Pri prevádzke však môže vytvárať viac šumu. Rotačný výmenník má výborné vlastnosti počas zimy, nepotrebuje predohrev vzduchu, odvod kondenzátu a bez problémov dokáže fungovať aj v -20 stupňoch. Využíva pomaly sa otáčajúci rebrovaný valec, ktorý zachytáva vlhkosť a funguje podobne ako entalpický výmenník, len s minimálnym zmiešavaním privádzaného a odvádzaného vzduchu do 5%.

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.

Princíp fungovania entalpického výmenníka: Pri cirkulácii vzduchu prenášajú aj časť vlhkosti medzi odpadovým a prívodným vzduchom. Entalpický výmenník pracuje na princípe prenosu tepla aj vlhkosti medzi odpadovým a čerstvým vzduchom, vďaka čomu udržuje vo vnútorných priestoroch optimálnu relatívnu vlhkosť v akomkoľvek ročnom období a v zimnom období dokáže navyše šetriť aj náklady na vykurovanie. Zo vzduchu získaná vlhkosť prúdi cez špeciálnu polymerickú membránu vo forme pary, avšak bez prenosu nečistôt, mikróbov a pachov, ktoré dokáže membrána filtrovať. Vďaka tomu dochádza k efektívnemu riadeniu vlhkosti v interiéroch, avšak bez negatívnych dopadov na vaše zdravie. Pri riadenom vetraní s entalpickým výmenníkom je možné vďaka tomu späť získať až 86% tepla a až 73% vlhkosti.

Kedy uvažovať o entalpickom výmenníku? Inštalácia entalpického výmenníka je vhodná do objektov, kde je optimálna vlhkosť žiaduca v lete a v zime udržiavať na ideálnej hranici medzi 40-60 %, teda napríklad v drevostavbách, bytových domoch či objektoch s nízkou vzdušnou infiltráciou a s vnútornými zdrojmi vlhkosti, ktorými sa rozumie napr. sprchovanie, zalievanie, varenie a pod. Bez týchto zdrojov nie je možné vlhkosť rekuperovať. Tam, kde je naopak nadmerná vlhkosť, je vhodnejšie použiť iba výmenník tepla, ktorý predovšetkým v zimných mesiacoch vlhkosť v interiéri výrazne znižuje. Entalpia je vhodná aj pre osoby trpiace respiračnými ochoreniami, alergiami, astmou a ďalšími zdravotnými problémami.

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 systém, ktorý využíva jednu rekuperačnú jednotku na vetranie viacerých miestností. Je zložitejšia na inštaláciu a 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 a slúži primárne 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. Majú nízku spotrebu elektrickej energie, sú menej náročné na prípravu, nepotrebujú rozvody vzduchotechnických hadíc, ich inštalácia je jednoduchšia, no môžu byť použité iba v miestnostiach, ktorých steny majú priamy kontakt s exteriérom. Určené sú predovšetkým na prevetranie jednej prípadne dvoch izieb. Každá miestnosť môže byť prevetrávaná nezávisle od seba. Pre lepšie prevetranie domu je výhodnejšie zapojenie aspoň dvoch navzájom prepojených lokálnych jednotiek. Dajú sa dodatočne nainštalovať už do postavených domov.

Výhody riadeného vetrania s rekuperáciou

Rekuperácia je inovatívna technológia, ktorá má zásadný vplyv na kvalitu vzduchu a pohodlie vo vašom dome či kancelárii. Môže nahradiť prirodzené vetranie, ktoré v mnohých ohľadoch znamená relatívne vysoké straty z vyrobenej tepelnej energie. Medzi jej hlavné výhody patria:

• Úspora energie na vykurovanie: Rekuperácia dokáže znížiť spotrebu energie na vykurovanie, čím ušetríte peniaze a znížite emisie CO2. Pri správnej kalibrácii môžete ušetriť až 30% nákladov na vykurovanie.
• Zdravé vnútorné prostredie: Systém filtruje nasávaný vzduch pred jeho distribúciou do celého domu, čím odstraňuje prach, peľ, iné alergény a udržuje nízku hladinu CO2 na zdravotne bezpečnej úrovni. Zabraňuje tvorbe plesní a nežiaducich organizmov vďaka regulácii vlhkosti a zabezpečeniu neustálej výmeny vzduchu.
• Komfort: Zabraňuje veľkým teplotným výkyvom pri klasickom vetraní oknami a umožňuje nastaviť požadovaný čas a výkon vetrania. Pomáha udržiavať v interiéri stabilnú teplotu bez prievanu.
• Tepelná pohoda v lete: V lete môže rekuperačné zariadenie slúžiť na vychladzovanie obytných priestorov v noci, keď klesá vonkajšia teplota. Entalpický výmenník dokáže odobrať časť tepla a vlhkosti z privádzaného vzduchu, čím sa k vám domov počas horúcich, sparných dní nedostane príliš veľa vlhkého a teplého vzduchu.
• Zníženie hluku z exteriéru: Rekuperácia tlmí hluk z ulice, takže si môžete vychutnať pokojné prostredie aj v rušných lokalitách.
• Bezpečnosť: V porovnaní s otvorenými oknami znižuje riziko vlámania.

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: Vlhký vzduch má nižšiu tepelnú kapacitu ako suchý vzduch, 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 a starostlivosť

Tak ako pri všetkých ostatných technických vymoženostiach dnešnej doby, ktoré nám tak uľahčujú život, je potrebná aj ich starostlivosť. Výnimkou nie je ani rekuperačný systém. Je dôležité si uvedomiť, že ak chcete mať doma skutočne čistý vzduch, musíte pravidelne meniť filtre. Pravidelná údržba rekuperačného systému, ako je napríklad výmena filtrov, je dôležitá pre zachovanie optimálnej funkčnosti a dosiahnutie maximálnej účinnosti.

Príliš suchý alebo vlhký vzduch môže v domácnosti hocikedy pekne potrápiť. V zimných mesiacoch, kedy je všeobecne suchší vzduch, pomáha rekuperácia s entalpickým výmenníkom udržiavať v priestore vhodnú vlhkosť. Navyše sa postará aj o jeho filtráciu, aby ste vy a vaša rodina dýchali iba čistý vzduch bez peľov, prachu, hmyzu a menších častíc či mikroorganizmov. Ešte lepšie výsledky možno dosiahnuť pomocou príslušenstva v podobe VOC (Volatile Organic Compounds - prchavé organické zlúčeniny) snímača kvality vzduchu, ktorý nepretržite monitoruje úroveň umelých a prírodných organických výparov vo vzduchu. Snímač automaticky riadi jednotku a prispieva k plnohodnotnej a bezstarostnej klíme vo vašej domácnosti.

tags: #vodny #vymennik #rekuperacia