O rekuperacji w eksploatacji

Rekuperator – nowoczesne płuca domu jednorodzinnego

Jak poprawnie dobrać rekuperator? Otóż poprawny dobór musi wynikać z spełnienia wymagań bilansu powietrza i instalacji kanałowej. O ile jednak bilans powietrza (czyli odpowiednia ilość powietrza wentylacyjnego) jest determinowana przez wielkość budynku, ilość osób i wyposażenie, to instalację kanałową należy również w znacznym stopniu dostosować do możliwości  rekuperatora.

Jedną z niezbędnych instalacji w każdym oobiekcie jest WENTYLACJA. Jakie zadania stawiamy przed wentylacją i dlaczego jest ona niezbędna? Wentylacja w domu spełnia dwa podstawowe zadania, oraz kilka dodatkowych.

Do głównych zadań należy:
- dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu do oddychania dla mieszkańców;
- odprowadzenie wilgoci generowanej przez użytkowników w celu zabezpieczenia budynku przed degradacją budowlaną.
Ponadto wentylacja odprowadza zapachy z pomieszczeń sanitarnych, dostarcza tlenu do spalania zarówno dla kominków jak i kuchenek gazowych i wreszcie usuwa pyły i kurz.

Z zadań, które stawiamy przed wentylacją wynika, że musi ona być nawiewno-wyciągowa.

Koniec XX wieku to czas kiedy zaczęliśmy zwracać baczną uwagę na środowisko naturalne i jego degradację spowodowaną nadmierną produkcją energii, spalaniem paliw i związaną z tym emisją zanieczyszczeń. Szereg regulacji prawnych wymusiło drastyczne zwiększenie izolacyjności budynków i ich szczelności. W Polsce taką regulacją jest „Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” z późniejszymi zmianami – ostatnią nowelizacją z lipca 2013 roku. Narzuca ono szereg wymogów dla izolacji i szczelności przegród budowlanych, a konsekwencją dla wentylacji jest praktyczny brak infiltracji, czyli likwidacja źródła świeżego powietrza. Dlatego niezbędne stało się dostarczenie tego powietrza w sposób świadomy, zorganizowany i przemyślany. Jednocześnie stało się to wyjątkową okazją do zmniejszenia kosztów wentylacji ponoszonych przez użytkownika. W tradycyjnej instalacji powietrze zużyte, usuwane, które ma temperaturę pokojową (ok. 22 0C) jest usuwane na zewnątrz, w to miejsce napływa powietrze o temperaturze zewnętrznej, a zimą jest to temperatura od 15oC nawet do -20oC. Powietrze to musi zostać podgrzane, tak aby w pomieszczeniach była utrzymywana temperatura komfortu – zimą ok. +20oC. Rozsądnym jest w tej sytuacji ogrzanie tego zewnętrznego powietrza nie tylko poprzez energię cieplną z systemu ogrzewania, a również poprzez energię cieplną zgromadzoną w powietrzu wyrzucanym na zewnątrz.

Do tego celu służą urządzenia określane jako rekuperatory.

Rekuperator czy mała centrala z odzyskiem ciepła?

Nazwa rekuperator jest nieco nieprecyzyjna, a pochodzi od głównego elementu służącego do wymiany i odzysku ciepła –  wymiennika krzyżowego lub przeciwprądowego – rekuperatora. Dokładnie to urządzenia powinno być określane jako centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła. Nazwa rekuperator jest o tyle niepoprawna, że w części urządzeń są zamontowane regeneracyjne wymienniki ciepła, czyli wymienniki obrotowe. Należy jednak podkreślić, że pod pojęciem rekuperator rozumiemy kompaktowe urządzenie, przygotowane do montażu w małych obiektach bez możliwości dowolnej konfiguracji pod kątem doboru wentylatorów, czy sekcji obróbki powietrza.

Najlepiej rekuperatory przeciwprądowe…?

Warto parę chwil poświęcić dla rekuperatora przeciwprądowego jaki instaluje się w nowoczesnych urządzeniach np. centrali KCX produkcji KLIMOR.
Do głównych zalet tych wymienników zaliczamy:
- wysoką sprawność do 95%. Sprawność ta jest określana zgodnie z normą EN 308, i potwierdzona przez EUROVENT. Należy pamiętać, że sprawność ta ma tak wysoką wartość pod warunkiem, że przed wymiennikiem temperatura nie spada poniżej 0OC i nie występuje niebezpieczeństwo zamarzania wymiennika i związanego z nim procesu odszraniania. Wahania temperatury powodują, że realna  sprawność odzysku osiąga poziom nieco mniejszy – 85%;
- małe opory przepływu, czyli mała moc wentylatorów;
- skuteczne rozdzielenie strumieni nawiewnego i wyciągowego, czyli możliwość usuwania powietrza z pomieszczeń brudnych (łazienek, ustępów, kuchni) bez niebezpieczeństwa ponownego nawiewania ich do pomieszczeń (tak jak np. w wymiennikach obrotowych);
- małe gabaryty.

Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe argumenty dla domu jednorodzinnego system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła jest najbardziej korzystnym rozwiązaniem. Do nowoczesnego budownictwa pasuje zarówno z punktu widzenia zadań do spełnienia, jak i kosztów eksploatacji.

 Projekt instalacji i dobór rekuperatora – newralgiczne zasady wpływające na właściwą eksploatację

 Otóż poprawny dobór musi wynikać z spełnienia wymagań bilansu powietrza i instalacji kanałowej. O ile jednak bilans powietrza, czyli odpowiednia ilość powietrza wentylacyjnego jest determinowana przez wielkość budynku, liczbę osób i wyposażenie, to instalację kanałową należy również w znacznym stopniu dostosować do możliwości  rekuperatora.

Źle zaprojektowana instalacja wentylacji może skutkować złymi efektami:
- mimo funkcjonowania nie likwiduje odczucia duszności w całym domu,
- prawidłowo wentyluje tylko część pomieszczeń,
- nie usuwa przykrych zapachów,
- nie chroni nas przed pojawianiem się pleśni w pomieszczeniach,
- jest głośna,
- wyziębia pomieszczenia podczas działania,
- „poci się”, czyli regularnie pojawia się woda na kanałach wentylacyjnych,
- zużywa dużo energii elektrycznej,
- koszt serwisowania jest wysoki.

Określenie tras kanałów – opory, nieszczelność, hałas

Podstawową zasadą planowania przebiegów kanałów musi być prostota instalacji i zarezerwowanie odpowiednio dużej przestrzeni instalacyjnej. Instalacja kanałowa musi być zrównoważona hydraulicznie, czyli tak zwymiarowana, żeby planowana ilość powietrza dotarła do odpowiednich nawiewników i odpowiednia ilość powietrza była odprowadzana z wywiewników. Jeżeli instalacja jest zbyt skomplikowana ma dużo kolan, odejść, przewężeń, to wentylator na przetłoczenie powietrza potrzebuje więcej energii elektrycznej.

Przy wzroście poboru mocy wentylatora ze  150 W (wielkość dla standardowej instalacji) do 350 W dla instalacji z dużymi oporami wzrost kosztów energii wynosi ok. 700 zł rocznie.

Przewężenia instalacji to również niebezpieczeństwo wzrostu hałasu. Każdy kto przyglądał się budowie gwizdka wie, że przewężenia przekroju powodują świst.

Staranność w wykonaniu instalacji musi się przejawiać również w zapewnieniu odpowiedniej szczelności. Szczelność instalacji regulowana jest odpowiednią normą PN-EN-12237-2005 oraz PN-EN-1507-2007. Nieszczelne instalacje to przede wszystkim rozregulowana instalacja i brak odpowiedniej ilości powietrza w pomieszczeniach oraz hałas pochodzący od wypływu powietrza przez szczeliny.
Istotne jest również zapewnienie odpowiedniego dostępu do rekuperatora. Powinien on być zlokalizowany w pomieszczeniu o charakterze technicznym. W pomieszczeniu nie powinna występować ujemna temperatura (minimalna określona jest indywidualnie przez producentów), nadmierna wilgoć. Powinno ono być też zlokalizowane w miarę centralnie i powinno gwarantować swobodny dostęp do klap inspekcyjnych (minimalne odległości również podawane są w dokumentacjach producentów). Należy pamiętać, że nie są to urządzenia bezgłośne, a więc aby uniknąć dyskomfortu powinny być w miarę możliwości oddalone od sypialni. Utrudniony dostęp do urządzenia powoduje, że czas poświęcony na serwis jest długi, a to powoduje jego wysoki koszt. Również lokalizacja wymuszająca skomplikowany układ instalacji kanałowej (a należy pamiętać, że do każdego urządzenia podłączamy 4 kanały o średnicach 160- 200 mm) może powodować duże opory przepływu, a to spowoduje stratę wydajności.

Sposób na odszranianie wymiennika

Jeżeli powietrze zimne (zewnętrzne) poprzez przegrodę styka się z powietrzem ciepłym (wewnętrznym), to następuje wykroplenie wilgoci z tego powietrza ciepłego. Możemy to zaobserwować na źle izolowanych kanałach czerpnych. Zjawisko to zachodzi również w wymienniku odzysku ciepła. Część central wentylacyjnych ma system odprowadzenia skroplin z wymiennika, jednak część nie ma takiej funkcji. Dodatkowo jeżeli powietrze zewnętrzne ma temperaturę poniżej 0OC, to następuje zjawisko zaszronienia wymiennika. Jest ono niepożądane z wielu powodów m.in. zwiększa opory przepływu przez wymiennik i zmniejsza wydajność centrali.

By-pass
Wymienniki można odszronić i realizuje się to poprzez skierowanie strumienia ciepłego powietrza na stronę zaszronioną (przez specjalny by-pass) lub poprzez zmniejszenie ilości powietrza nawiewanego, do tego celu służą płynnie regulowane silniki wentylatorów. Zawsze jest to związane z zaburzeniami pracy instalacji oraz z kosztami roztopienia szronu. Najlepiej tego zjawiska w ogóle uniknąć…

Nagrzewnica wstępna
W okresie zimowym niebezpieczeństwo wykroplenia wilgoci na wymienniku występuje przy temperaturze powietrza zewnętrznego wynoszącej ok. 8oC. Aby nie dopuszczać do napływu na wymiennik powietrza o tak niskiej temperaturze należy zamontować nagrzewnicę wstępną (najczęściej elektryczną). Koszt wstępnego podgrzewania powietrza jest zbliżony do kosztów odszraniania, a komfort pracy i trwałość podzespołów zdecydowanie większa.

GWC
Innym wyjściem zamiast nagrzewnicy elektrycznej jest wstępne podgrzanie powietrza za pomocą tzw. GWC gruntowego wymiennika ciepła (poprzez czerpanie powietrza zewnętrznego przez system rur, złoży żwirowych lub mat zagłębionych w ziemi wykorzystujemy energię cieplna zakumulowaną w gruncie do podgrzania powietrza zewnętrznego).

Programowanie pracy

Rekuperator jest zasadniczo prostym, nieskomplikowanym urządzeniem. Warto jednak wyposażyć go  w sterownik pozwalający na kontrolę jego pracy. Podstawowa funkcją w sterowniku to programator pracy. Intensywna wentylacja w domu jest niezbędna jedynie w okresie gdy przebywają w nim użytkownicy. W pozostałych okresach możemy zmniejszyć jej wydajność do dyżurnej (warto zadbać żeby nasz rekuperator miał możliwość regulacji wydajności wentylatorów, najlepiej płynną). Nowoczesne sterowanie urządzeń domowego użytku przenosi się do urządzeń mobilnych, telefonów, tabletów. Ale żeby mieć taką funkcjonalność należy zastosować specjalny dedykowany sterownik z interfejsem komunikacyjnym. Sterownik taki może również powiadomić nas o awarii urządzenia, konieczności wyczyszczenia filtra czy terminie serwisu.

 Czyszczenie: filtrów, łożysk, kanałów

Rekuperatory wyposażone w sterowanie automatyczne są urządzeniami bezobsługowymi. Nie oznacza to jednak, że nie wymagają opieki. Podstawowym i najczęściej obsługiwanym elementem są filtry powietrza. Wzrost oporów przepływu na filtrze powietrza może osiągać wartość 50 Pa. Jeżeli więc nie dbamy o to, żeby był czysty to sam koszt zwiększonego poboru energii przez wentylatory może wynieść nawet 200 zł.
W rekuperatorze są wentylatory wyposażone w łożyska, przez które przepływa powietrze niosące ze sobą pyły i kurz osiadający i na wentylatorach, i na wymienniku, a to  z kolei powoduje, że bez regularnego czyszczenia ulegają one szybszemu zużyciu.
Kurz to środowisko dla rozwoju roztoczy, warto więc dbać o czystość instalacji wentylacji. Częstotliwość serwisowania instalacji jest zależna od lokalizacji. Oczywiście nie wszystkie czynności trzeba od razu powierzać wyspecjalizowanemu serwisowi. Z czyszczeniem lub wymianą filtrów każdy użytkownik powinien poradzić sobie sam. Na początku musi ustalić częstotliwość czyszczenia ( w centrach miast częściej, w okolicach o małym natężeniu ruchu rzadziej), później dbać o regularne czyszczenie. Czynności związane z samym rekuperatorem czy z czyszczeniem kanałów – inspekcji stanu zanieczyszczenia kanałów w budynkach komercyjnych czy użyteczności publicznej powinno się dokonywać raz na 5 lat, i na jej podstawie podejmować decyzję o ewentualnym czyszczeniu –  wymagają już wyspecjalizowanego sprzętu.

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2018 1/2018 12/2017