Rekuperacja

Powody dla których wentylacja grawitacyjna jest niewystarczająca

Wentylacja grawitacyjna działa w pewnym sensie naturalnie, tylko dzięki różnicy temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku, która powoduje ciąg – lżejsze, ciepłe powietrze płynie ku górze, a na jego miejsce napływa powietrze zimniejsze – cięższe. Powietrze zanieczyszczone jest w ten sposób usuwane na zewnątrz przez kominy wentylacyjne, a świeże napływa do pomieszczeń przez otwory w przegrodach zewnętrznych. W domach budowanych kilkanaście lat temu wystarczyły do tego nieszczelności w stolarce okiennej. W obecnie budowanych domach montuje się szczelne okna, więc aby umożliwić napływanie do wnętrz świeżego powietrza trzeba tzw. pomieszczenia czyste, czyli pokoje wyposażyć w okna z nawiewnikami. Jeśli się ich nie zastosuje, konsekwencją braku dopływu powietrza będzie zawilgocenie pomieszczeń, które może nawet doprowadzić do pojawianie się pleśni i grzybów na ścianach.
Zgodnie z obecnie obowiązującymi przepisami (od 1 stycznia 2009) wszystkie pomieszczenia (poza łazienką, kuchnią i toaletą) w domu z wentylacją grawitacyjną muszą być wyposażone w nawiewniki okienne lub ścienne. Nawiewników nie wolno montować w kuchni, łazienkach i toaletach. W tych pomieszczeniach montuje się kratki wywiewne.

Kiedy latem temperatury w pomieszczeniu i na zewnątrz się wyrównują, zanika siła napędowa wentylacji grawitacyjnej i wentylacja przestaje działać, a podczas silnych upałów otaczające budynek nagrzane powietrze może dopływać kanałami i kratkami wywiewnymi do pomieszczeń, a chłodne powietrze z wnętrza wypływać na zewnątrz przez nieszczelności w stolarce, przez nawiewniki albo inne kanały wentylacyjne. Również zimą, podczas silnych mrozów wentylacja grawitacyjna jest kłopotliwa. Do wnętrza napływa bowiem silny strumień bardzo zimnego powietrza, wychładzając pomieszczenie. Jeżeli natomiast całkowicie zamkniemy nawiewniki w oknach i odetniemy dopływ świeżego powietrza, w domu zacznie narastać wilgoć, a powietrze będzie coraz bardziej zanieczyszczone.

Elementy wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła

Instalacja składa się z następujących elementów:

  • czerpni i wyrzutnia powietrza, którymi powietrze wpływa do kanałów i z nich wypływa,
  • przewodów wentylacyjnych zakończonych anemostatami,
  • rekuperatora, w którym następuje odzysk ciepła – powietrze napływające zostaje zimą podgrzane, a latem ochłodzone.

Zasada działania systemu wentylacji mechanicznej z rekuperatorem

Wymiana powietrza w pomieszczeniach z zastosowaniem rekuperatora polega na usunięciu zużytego i dostarczeniu świeżego powietrza o odpowiednich parametrach. Zużyte powietrze systemem kanałów wentylacyjnych transportowane jest do centrali, gdzie podlega filtrowaniu i wyrzucane jest przez kanał wylotowy na zewnątrz budynku. Świeże powietrze kanałem wlotowym zasysane jest do wnętrza urządzenia gdzie przechodzi przez filtry, które wyłapują drobiny kurzu, alergeny, pyłki traw i drzew. Następnie powietrze przechodząc przez wymiennik ciepła ogrzewane jest ciepłem oddanym przez powietrze usuwane. Strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego nie mieszają się ze sobą. Podgrzane powietrze tłoczone jest do wentylowanych pokoi.
Ciepło to jest następnie przekazywane powietrzu wpływającemu do wnętrza domu, dzięki czemu odzyskuje się część ciepła, które w wentylacji naturalnej jest bezpowrotnie tracone. Dzięki temu zmniejsza się zapotrzebowanie na energię do ogrzewania domu, a to oznacza konkretne oszczędności. Ilość powietrza nawiewanego i wywiewanego jest jednakowa.

Gdzie można zastosować rekuperację

Obecnie wśród budujących wzrosła świadomość efektywnych, energooszczędnych rozwiązań technicznych. Żaden rozsądny inwestor świadomie nie zdecyduje się na budowę domu o słabej izolacyjności i kosztownego w utrzymaniu. Dlatego wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła jest rozwiązaniem, które można polecić każdemu budującemu, któremu zależy na obniżeniu kosztów eksploatacji domu.

Projekt rekuperacji

Projekt instalacji wentylacyjnej powinien wykonać specjalista z doświadczeniem w projektowaniu instalacji do domów jednorodzinnych. W projekcie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła ważny jest właściwy dobór sieci przewodów, elementów nawiewnych i wyciągowych oraz parametrów centrali z wymiennikiem. Nie znaczy to jednak, że taki projekt jest bardzo skomplikowany i drogi.

O czym powinien pamiętać projektant

Do obowiązków projektanta należy wykonanie następujących czynności:

  • obliczenie oporów powietrza oraz spadków ciśnień w przewodach wentylacyjnych i dobranie odpowiednich ich długości oraz średnic. Bez dokładnych wyliczeń nie uda się tak dobrać urządzeń, w tym rekuperatora, aby jego wentylatory były w stanie zapewniać wymaganą wydajność wentylacji, ani też właściwie zmontować całej instalacji;
  • zaplanowanie trasy kanałów wentylacyjnych: może je umieścić w sufitach podwieszanych, na poddaszu, w ściankach kolankowych lub odpowiednich szachtach instalacyjnych;
  • dobranie średnic przewodów i przepustnic oraz mocy rekuperatora i sposobu regulacji prędkości pracy wentylatora – im większe możliwości regulacji, tym większe oszczędności energii;
  • doprowadzenie do każdego z pomieszczeń budynku co najmniej jednego przewodu wentylacyjnego;
  • rozmieszczenie kanałów wentylacyjnych tak, by powietrze wywiewane było z łazienek, toalet i kuchni, a nawiewane do pokoi;
  • zapewnienie swobodnej wymiany powietrza pomiędzy pomieszczeniami, a więc zaznaczenie w opisie projektu, jakie podcięcia lub otwory wentylacyjne należy zapewnić w drzwiach;
  • zaplanowanie izolacji cieplnej i akustycznej kanałów.

Montaż rekuperacji

Przewody wentylacyjne powinny być izolowane. Nie tylko ograniczają do minimum ryzyko powstania skroplin, które spływając na okrywające je ścianki gipsowe, spowodują ich butwienie od środka, ale też przyczyniają się do wytłumienia szumów charakterystycznych dla instalacji wentylacyjnej.
Należy unikać firm, które stosują wyłącznie rury karbowane (wygodne w montażu, bo elastyczne). Odcinki proste powinno się wykonywać z gładkich rur sztywnych. Są znacznie mniej hałaśliwe niż karbowane, gdyż powietrze porusza się w nich z mniejszymi oporami. Łatwiej też się je czyści. Z rur karbowanych (elastycznych) wykonuje się tylko skrajne odcinki w pobliży centrali i anemostatów.
Należy zwrócić baczną uwagę na średnice przewodów w projekcie. Zastosowanie przewodów węższych niż założył projektant spowoduje na pewno zwiększenie oporów instalacji i zmniejszenie przepływu, a to może oznaczać zakłócenia jej działania oraz znaczne zwiększenie poziomu szumów (które będą się jeszcze potęgować u wylotu zbyt wąskiego anemostatu na końcu takiego przewodu).

Anemostaty powinny być zamontowane na zakończeniu wylotów przewodów wentylacyjnych. Obrotowy talerzyk anemostatu umożliwia płynną regulację natężenia przepływu powietrza. Lepiej zamontować anemostaty z aluminium lub stalowe, malowane proszkowo, bo trudniej niż na plastikowych osadza się na nich kurz, o wiele rzadziej wymagają więc czyszczenia.
Czerpnię powietrza umieszcza się w ścianie budynku, podbitce dachowej lub w ogrodzie (jako część GWC). Wyrzutnię natomiast najczęściej montuje się w dachu jako gotowy komin lub w ścianie szczytowej budynku.

Montaż rekuperatora

Na rekuperator trzeba wybrać takie miejsce, by:

  • przewód wentylacyjny wychodzący z rekuperatora był idealnie prosty na odcinku min. 80 cm – dopiero później może być załamany przez zastosowanie kolana,
  • zamontować go na podwyższeniu lub powiesić na ścianie na wysokości umożliwiającej swobodny odpływ kondensatu do kanalizacji oraz dostęp do urządzenia, aby możne je było przeglądać i ewentualnie naprawiać,
  • możliwe było podłączenie do instalacji elektrycznej,
  • temperatura w pomieszczeniu zawsze była dodatnia.

Najczęściej rekuperator lokuje się więc na poddaszu (najlepiej nad holem, klatką schodową lub łazienką, aby nawet minimalny szum pracującego urządzenia nie zakłócał snu domowników), w garażu lub w kotłowni (ale nie z kotłem na paliwa stałe, bo w pomieszczeniu tym zwykle jest brudno) albo w garderobie, w spiżarni, w schowku pod schodami lub w szafie w przedpokoju.

Koszt systemu instalacji rekuperacji

W domu wielokondygnacyjnym o powierzchni 150 m2 za kompletną instalację zapłacimy 15 000-20 000 zł. W domu parterowym z poddaszem nieużytkowym koszty są niższe, bo wolna przestrzeń poddasza bardzo ułatwia rozprowadzenie instalacji.
Koszty będą najniższe, jeśli system wentylacji z rekuperatorem zostanie przewidziany w projekcie domu, a instalację wykona się na tym samym etapie budowy co instalację grzewczą i wodno-kanalizacyjną. Warto, już na etapie wylewania stropów, wykonać otwory na przewody oraz wziąć pod uwagę to, że decydując się na wentylację mechaniczną, nie ponosi się kosztów budowy licznych kanałów potrzebnych do wentylacji grawitacyjnej, a koszty przewodów wentylacyjnych są kilkakrotnie niższe od tych, jakie trzeba ponieść na wykonanie kanałów murowanych. Oszczędności takie pozwalają pokryć ok. 60% kosztów wykonania instalacji wentylacji mechanicznej. Przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej możliwe jest maksymalne skrócenie sieci przewodów, a także zalanie ich w stropie.

Koszty eksploatacji i konserwacja

Instalacja wentylacji mechanicznej powinna pracować bez przerwy, a więc wymaga stałego dostarczenia energii elektrycznej. Najpopularniejsze centrale do domów jednorodzinnych o wydajności 300 m3/h zużywają w ciągu godziny pracy z maksymalną wydajnością około 200 W (czyli tyle, co 3 żarówki po 60 W). Przeważnie urządzenia te pracują jednak na znacznie niższym biegu, a wówczas zużycie energii spada o 50, a nawet 70%, nie jest więc duże. Ponieważ idea systemów rekuperatorowych polega na odzyskaniu znacznej ilości ciepła traconego przy naturalnej wentylacji, oszczędności z tego tytułu przewyższają koszty zużytej energii. By jednak tak było, trzeba pamiętać o systematycznej konserwacji zarówno samego rekuperatora, jak i całej instalacji, polegającej na następujących czynnościach:

  • czyszczenie kanałów wentylacyjnych – raz na 3-6 lat,
  • wymiana filtrów powietrza w rekuperatorze – co 2-4 miesiące,
  • kontrola instalacji odprowadzania skroplin – raz w roku, najlepiej przed sezonem,
  • czyszczenie instalacji odprowadzania skroplin – co 2 lata.

Sprawność rekuperatora, a koszt rekuperatora

Sprawność odzysku ciepła przez rekuperator nie jest najistotniejszym parametrem, w dodatku jest trudna do sprawdzenia. Wyższa sprawność zawsze oznacza wyższą cenę, ale nie zawsze oznacza najkorzystniejsze rozwiązanie. Na przykład droższy rekuperator z wymiennikami obrotowymi pozwala na odzysk ciepła ze sprawnością o 5-10% wyższą niż rekuperator z wymiennikiem krzyżowym, ale zużycie prądu i koszty wymiana filtrów przekraczają uzyskane w ten sposób oszczędności. Ponadto sprzedawcy najczęściej podają sprawność odzysku ciepła jako wartość maksymalną mierzoną w warunkach laboratoryjnych, niemożliwych do uzyskania w czasie normalnej eksploatacji urządzenia w domu.
Wybierając konkretny model centrali, warto przede wszystkim zainwestować w lepsze, droższe filtry oraz wentylatory dobrej jakości. Dobre filtry zapewniają mniejsze opory przepływu powietrza, co przekłada się na mniejsze zużycie energii przez wentylatory. Wysokiej klasy wentylatory przedłużają czas bezawaryjnej pracy systemu i zużywają o 20-30% mniej energii od zwykłych blaszanych wentylatorów łopatkowych i są od nich znacznie cichsze. Kupując rekuperator, warto również wybrać model wyposażony w system kontroli zabrudzenia filtra, który poinformuje, gdy trzeba będzie go oczyścić (wymienić wkład).

Wentylacja mechaniczna, a otwieranie okien

Nie ma żadnych przeciwwskazań, aby przy ładnej letniej pogodzie okresowo wyłączyć system wentylacji i otworzyć okna. Jednak pamiętać należy, że w domu wyposażonym w taką instalację nie ma takiej konieczności. Ponadto do wnętrz nie przedostają się zanieczyszczenia zewnętrzne i hałas z otoczenia.

Głośność rekuperacji

Źródłem hałasu w instalacji wentylacji mechanicznej mogą być:

  • wentylator w centrali,
  • zaburzenia przepływu na sieci przewodów,
  • źle dobrane elementy nawiewne i wyciągowe.

Jeżeli instalacja zostanie wykonana poprawnie, a centrala będzie wyposażona w nowoczesny, cichobieżny wentylator oraz odpowiednią obudowę, to nie będzie hałasować. Ponadto dzięki zastosowaniu wentylacji mechanicznej możliwe jest znaczne ograniczenie hałasów z zewnątrz, co może mieć szczególnie znaczenie np. w pobliżu ruchliwej ulicy.

Gruntowy wymiennik ciepła (GWC)

Zasada działania wymiennika gruntowego jest niezwykle prosta: GWC czerpie energię z otaczającego go gruntu, w którym nawet w największe mrozy i upały poniżej 1,5 m panuje zawsze stała, dodatnia (zależna od pory roku) temperatura 4-8°C.
Do wymiennika wpływa powietrze z zewnątrz i zimą wstępnie się od niego ogrzewa, a latem – chłodzi. Podczas mrozów powietrze zewnętrzne, mające na przykład temperaturę -20°C, wpływa do wymiennika, ogrzewa się nawet do +2°C i tak ogrzane wpływa do budynku. Z GWC opłaca się więc korzystać, gdy temperatura powietrza zewnętrznego spada poniżej zera lub wzrasta powyżej 23-25°C. Wiosną i na jesieni należy go wyłączać (za pomocą przepustnicy sterowanej ręcznie lub automatycznie) i pobierać powietrze zewnętrzne z czerpni umieszczonej na budynku, bo pobieranie ciepła z wymiennika gruntowego jest w tym czasie nieopłacalne.
W najzimniejszych miesiącach GWC współpracujący z rekuperatorem może dostarczyć nawet 50% ciepła, a latem zapewnić chłodzenie pomieszczeń.

Rodzaje GWC:

  • rurowy- wykonany z rur z powłoką antybakteryjną,
  • żwirowy-wykonany z naturalnego, czystego, płukanego żwiru.

Koszt GWC

Wykonanie GWC zapewniającego maksymalny przepływ powietrza wynoszący 400 m3/h (równy jednej wymianie powietrza w domu o powierzchni ok. 150 m2) to koszt:

  • 18000-22000 zł – wymiennik rurowy wykonany z rur z powłoką antybakteryjną,
  • 12000-15000 zł – wymiennik żwirowy.