Systémy riadeného vetrania s rekuperáciou a potrubné rozvody

Riadené vetranie je výraz, ktorý sa v poslednej dobe nadmieru skloňuje, najmä v súvislosti s výstavbou vysoko vzduchotesných domov s minimálnou spotrebou energie na vykurovanie, ako sú nízkoenergetické a pasívne stavby. Dostať do interiéru týchto objektov čerstvý vzduch a udržať hladinu CO2 na zdravotne bezpečnej úrovni je možné iba pravidelným vetraním. Riešením je automatická vetracia jednotka.

Čo je rekuperácia a ako funguje?

Vetranie s rekuperáciou vzduchu zabezpečuje privádzanie čerstvého vzduchu do vnútorných priestorov a zároveň odvádzanie použitého vzduchu. Rekuperácia je proces spätného získavania tepla alebo chladu z odpadového (odvádzaného) vzduchu a jeho odovzdania čerstvému privádzanému vzduchu, ktorý vstupuje do budovy. Týmto spôsobom využíva teplo alebo chlad odvádzaného vzduchu na predohrev alebo chladenie privádzaného vzduchu.

Rekuperátor zabezpečuje, že odpadový vzduch odovzdáva tepelnú energiu čerstvému vzduchu. Dokonca až s 90 % účinnosťou. To znamená, že ak je vo vnútri 22 °C a vonkajšia teplota je -10 °C, rekuperácia dokáže ohriať prívodný vzduch až na 19 °C bez nutnosti elektrického ohrevu, s nákladmi len na chod ventilátorov, ktoré sú zanedbateľné v porovnaní s ušetrenou energiou.

Princíp fungovania výmeny tepla/chladu

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 vymenený. Oba prúdy vzduchu nemajú fyzický kontakt; v rekuperátore prebieha iba prenos energie.

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

Komponenty rekuperačného systému

Centrálny ventilačný systém s rekuperáciou, alebo skrátene rekuperačný systém, funguje na princípe výmeny vzduchu vo všetkých miestnostiach. Rekuperačné zariadenie sa skladá z:

• Výmenníka tepla (rekuperátora), kde prebieha prenos energie.
• Filtrov na prívodový (čerstvý) a odpadový (znečistený) vzduch.
• Prívodného a výfukového ventilátora.
• Riadiaceho systému.
• Štyroch prípojok pre vzduchové kanály.

Súčasťou systému sú aj recirkulačné komory, rúrkové tlmiče a izolované potrubia pre prívod a odvod vzduchu, resp. prietok medzi vonkajším prostredím a zariadením.

Typy rekuperačných systémov

Dajú sa rozlíšiť dva základné prístupy k riadenému vetraniu s rekuperáciou - centrálne a decentrálne (lokálne) systémy.

Centrálne rekuperačné systémy

Vyššie popísaný systém sa vzťahuje na centrálny rekuperátor, ktorý sa používa pre celý objekt. Centrálny vetrací systém je založený na výmene vzduchu prostredníctvom potrubia vedúceho do všetkých potrebných miestností. Potrubia sú skryté v strope, podlahe alebo stene, pričom na každom mieste sú viditeľné len výustky vzduchu. Výmena vzduchu je zabezpečená automatickou prevádzkou centrálnej rekuperačnej jednotky.

Centrálna rekuperácia sa inštaluje najmä v technickej miestnosti, pivnici, kotolni, vstupnom priestore alebo v skrini - dôležité je, aby miesto bolo suché a tepelne izolované. Povala je tiež prijateľná za predpokladu, že je v zime teplota od +10 do -15 °C.

Decentrálne (lokálne) rekuperačné systémy

Rekuperátory môžu byť aj lokálne (miestne), inštalované v jednotlivých miestnostiach. Systém s miestnymi rekuperátormi je zvyčajne lacnejší pre 2 až 3 miestnosti, no nákladnejší, ak je viac miestností alebo ak sa požaduje kvalita vetrania ako pri centrálnom systéme.

Lokálny systém sa inštaluje tam, kde nie je možnosť inštalácie centrálnej rekuperácie a je vhodný pre menší počet miestností. Na jeho inštaláciu je potrebné mať v obvodovej stene otvor vhodnej veľkosti na montáž decentrálnej rekuperačnej jednotky. Existujú dva hlavné typy lokálnych zariadení:

• Dve jednotky s jedným ventilátorom, ktoré pracujú synchrónne vo dvojiciach, prepojené káblovo alebo na diaľku.
• Novší, oveľa efektívnejší a tichší typ zariadenia s dvoma ventilátormi v jednej jednotke, ktorý pracuje samostatne.

Výhody riadeného vetrania s rekuperáciou

Rekuperácia, alebo spätné získavanie tepla z odvádzaného vzduchu, je dnes jedným zo základných prvkov moderných energeticky efektívnych budov.

• Energetické úspory: Spätné získavanie tepla (až 90 % účinnosť) výrazne znižuje náklady na vykurovanie v zime a chladenie v lete. Odvádzaný teplý vzduch odovzdáva svoje teplo prichádzajúcemu studenému vzduchu, čím sa minimalizujú tepelné straty, ktoré by inak vznikali pri tradičnom vetraní (napr. otváraním okien).
• Zlepšenie kvality vnútorného vzduchu: Zabezpečuje stály prívod čerstvého, filtrovaného vzduchu do obytných miestností a odvod znečisteného vzduchu z kúpeľní a kuchýň. Filtre (vrátane peľových) zachytávajú prach, peľ a iné alergény, čo je prínosom najmä pre alergikov.
• Regulácia vlhkosti a prevencia plesní: V rekonštruovaných objektoch, kde je výmena vzduchu netesnosťami a škárami eliminovaná zateplením a výmenou okien, často stúpa vlhkosť a klesá kvalita vzduchu. Riadené vetranie pomáha regulovať vlhkosť a zabraňuje tvorbe plesní v rohoch a na stenách.
• Komfort: Systém pracuje automaticky a ticho. V lete je možné rekuperačné zariadenie využívať na vychladzovanie obytných priestorov v noci, keď klesá vonkajšia teplota, za predpokladu, že má jednotka by-pass. V zime môže centrálna rekuperácia zabezpečiť aj zvlhčenie prívodového vzduchu pomocou špeciálneho výmenníka tepla.
• Bezpečnosť: Nie je potrebné otvárať okná, čo eliminuje riziko vlámania v čase neprítomnosti alebo počas spánku.

Potrubné rozvody pre rekuperáciu

Súčasťou centrálneho rekuperačného systému sú aj izolované potrubia pre prívod a odvod vzduchu. Kvalita potrubí je rozhodujúca pre efektívnu a tichú prevádzku systému.

Výber a vlastnosti potrubia

Výber vzduchotechnického potrubia vyplýva zo zásady použitého vzduchotechnického zariadenia. Dôležité sú rozmery a tesnosť potrubia. Miesto inštalácie má významný vplyv na voľbu materiálu potrubia. Pri výbere potrubia je potrebné zvážiť faktory ako:

• Materiál: Najčastejšie sa používa obojstranne pozinkovaný plech, nerezový plech pre vyššie nároky, titánzinkové potrubie, potrubie s náterom alebo plastové potrubie.
• Hygiena: Odolnosť proti plesniam, baktériám a mikroorganizmom. Moderné plastové potrubia s vnútornou hygienickou vložkou obsahujú aditíva (striebro, meď) pre antibakteriálnu a protiplesňovú ochranu.
• Tlaková strata: Hladký vnútorný povrch potrubia znižuje tlakové straty a prispieva k nízkym prevádzkovým nákladom.
• Možnosť čistenia: Dôležitý aspekt pre dlhodobú hygienu a efektivitu systému.
• Vedenie hluku a presluchy: Potrubie by malo minimalizovať šírenie hluku medzi miestnosťami.
• Mechanická pevnosť: Dôležitá pri inštalácii do stavebných konštrukcií, napr. zalievanie do betónu.

Napríklad, vnútorná stena hadíc AIRFLEXSpectra je celá vyrobená z antibakteriálneho a protiplesňového materiálu. Konštrukcia hadíc AIRFLEXSpectra zaisťuje mechanickú pevnosť v tlaku nad 500 N, je možné ju pri stavebných prácach zalievať konštrukčným betónom. Vnútorná stena trubky má taktiež antistatický účinok, znižuje tak usadzovanie a hromadenie prachu v potrubí. Hladký vnútorný povrch umožňuje vysoké prúdenie vzduchu s nízkymi tlakovými stratami.

PE potrubie pre rozvod interiérového vzduchu musí byť vždy uložené v izolácii domu alebo pod izoláciou v interiéri kvôli kondenzácii v zime. Ak si nie ste istí vrstvou izolácie, ktorá má byť nad ním, odporúča sa obrátiť sa na odborníka, aby vypočítal rosný bod v danej hrúbke izolácie pre vaše tepelné podmienky.

Typy potrubných systémov

Inštalácia centrálneho potrubného systému sa robí pomocou kruhového alebo plochého potrubia. Systém rozvodov vzduchu existuje aj v rôznych dimenziách potrubia.

• Tradičný SPIRO systém: Jedná sa o systém s 3m dlhými SPIRO potrubiami, ktoré sú skracované a spájané systémom tvaroviek s gumovým tesnením. Často sa používa v priemysle, kde sú žiadané väčšie prietoky a priemery. Nevýhodou sú vyššie presluchy (hluk sa šíri nekontrolovane), vyššia zástavbová výška pri kruhových prierezoch a zložitejšie čistenie kvôli skrutkám v spojoch.
• Moderný systém s ohybnými plastovými hadicami: V tomto systéme je vzduch z jednotky vedený do obývaných miestností obvykle cez ohybný tlmič hluku a potrubím SPIRO do rozdeľovacieho (distribučného) boxu. Tento box rozdelí vzduch do jednotlivých plastových potrubí s vonkajším priemerom 75 mm alebo 90 mm. Vďaka riešeniu potrubia do tzv. hviezdice a hlukovo pohltivému materiálu sa hluk nešíri potrubím z miestnosti do miestnosti. Potrubie veľkosti 90 mm zvyčajne prináša viac vzduchu s nižšou hlučnosťou a menšou tlakovou stratou.

Inštalácia a príslušenstvo potrubia

Potrubie sa najčastejšie ukladá nad SDK stropom, ale sú aj iné typy uloženia rozvodov vzduchu (v podlahe, stenách). Umiestnenie, resp. uchytenie potrubia je dôležitým bodom rozhodovania. Najčastejšie sa využíva zavesenie pod strop pomocou objímok so závitom M8 (resp. M10) pre závitové tyče alebo závesu typu „V“. Záves sa pripevňuje každé 3 až 4 m k potrubiu.

Na vykonanie tesného spoja potrubia sa používajú tesniace gumičky a odporúča sa spoj zaizolovať PVC páskou.

Boxy pre výustky: Používajú sa, keď je v dome sadrokartónový strop so vzduchovou medzerou alebo keď je poloha potrubia vyššie nad izoláciou. Môžu byť plastové alebo z pozinkovaného plechu s vnútornou tlmiacou izoláciou, ktoré sú odolnejšie voči mechanickému poškodeniu.

Tlmiče hluku: Medzi rekuperačnú jednotku a rozdeľovací box sa montujú tlmiče hluku na zníženie hluku smerom do interiéru. Medzi rekuperačnú jednotku a odvodné potrubie do exteriéru sa montujú tlmiče hluku na zníženie hluku smerom do exteriéru. Sú vyrobené z pozinkovaného plechu a zvukovo a tepelne izolované s perforovanou vložkou.

Vonkajšia žalúzia: Je pokrytá ochrannou sieťkou proti hmyzu. Aby sa zabránilo zníženiu rýchlosti prúdenia vzduchu, je zvyčajne priemer vonkajšej žalúzie väčší ako odvodné potrubie.

Princípy návrhu a regulácie systému

Pravidlá vetrania a klimatizácie budov určujú, že rekuperácia sa uskutočňuje vstrekovaním čistého vzduchu do obytných miestností, akými sú obývacie izby a spálne, prostredníctvom prívodných ventilov. Odtok spotrebovaného vzduchu je situovaný v kúpeľniach a na toaletách, kde priaznivo reguluje aj hladinu vlhkosti. Ostatné miestnosti, takzvané prepúšťacie zóny, sú prevetrávané vďaka prúdeniu vzduchu z privetrávanej zóny do odvetrávanej. Rovnaké pravidlá určujú normy pre rýchlosť prúdenia vzduchu.

Je dôležité, aby prúdenie prívodového a odpadového vzduchu bolo čo najrovnomernejšie, len tak je rekuperátor efektívny a dosahuje maximálnu účinnosť. Pre funkčnosť rekuperačného systému je ideálne dosiahnuť čo najpodobnejšie dĺžky jednotlivých potrubí. Keď sa to podarí, tlakové straty v potrubí sú približne rovnaké, a preto bude každá výustka fúkať alebo naťahovať približne rovnaké množstvo vzduchu. Takýto ideálny systém je však v bežnom dome veľmi problematické dosiahnuť, keďže umiestnenie rekuperačnej jednotky často spôsobuje prirodzenú nesymetriu (kratšie a dlhšie potrubia).

Vzduch v systéme rekuperácie sa šíri v potrubiach podľa toho, kde na akú tlakovú stratu narazí. Preto je potrebné rekuperačný systém poriadne zmerať a podľa toho vyregulovať. Najčastejšie sa regulácia systému rekuperácie robí pomocou koncových prvkov, napríklad tanierových ventilov.

Pri výbere zariadenia je dôležité, aby bolo správne dimenzované. Čím väčší je vetraný priestor a čím viac osôb sa v ňom obvykle nachádza, tým výkonnejšiu vetraciu jednotku je potrebné voliť. Pomôže parameter "objemový tok vzduchu", ktorý výrobcovia uvádzajú v technickom popise.

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.

Približné náklady na systém núteného vetrania s rekuperáciou sa pohybujú od 4 000 do 6 000 EUR, v závislosti od systému a veľkosti objektu.

Pokročilé rekuperačné technológie

Vylepšenou verziou klasickej rekuperácie, ktorá je nazývaná ako pasívna, je aktívna rekuperácia. Ide o 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 aktívnej rekuperácie s tepelným čerpadlom spočíva v skutočnosti, že môže v zime prikurovať a 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.

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.

tags: #vzduchotechnika #rekuperacia #potrubie