Rynek rekuperacji jest bez wątpienia rynkiem stale rosnącym. Z jednej strony przepisy budowlane, a z drugiej – wzrost świadomości inwestorów i wykonawców powoduje, że z roku na rok zwiększa się udział systemów z wentylacją mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła.
Zgodnie z polskim prawem budowlanym wentylacja ma zapewnić użytkownikom odpowiednie warunki użytkowe. Dokument WT2021 określa, że od 2021 roku każdy nowo budowany budynek musi mieć odpowiednie wartości wskaźnika EP. Do zminimalizowania strat energii może bardzo przyczynić się właśnie zastosowanie w domu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. I nie istnieją żadne dokumenty wymuszające montaż rekuperatora, ale dzięki niemu mogą być spełnione wymagania stawiane przez Warunki Techniczne 2021. Toteż liczba nowych domów z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła w Polsce rozrasta się w szybkim tempie niezmiennie od paru lat. Wg producentów od 20 do 50% nowych domów jest wyposażanych w rekuperację. Według dostępnych danych (do 2021) w Polsce sprzedaje się ok. 30-35 tys. jednostek rocznie z tendencją wzrostową.
Właściwy dobór
Aby jednak system wentylacji mechanicznej z rekuperacją poprawnie działał, należy przede wszystkim dobrze obliczyć wydatek powietrza. Ilość powietrza, którą należy dostarczyć do domu jest związana z liczbą osób, które będą w nim mieszkać, jak również z liczbą i typem pomieszczeń. Konstrukcja oraz rodzaj zastosowanych materiałów do budowy nowoczesnych domów sprawiają, że są one bardzo szczelne, jeśli więc nie będzie optymalnej wymiany powietrza, powietrze w wymaganej ilości nie dostanie się do domu samoczynnie w wyniku infiltracji. Zazwyczaj nowe projekty domów uwzględniają instalację wentylacji mechanicznej, a zatem powinny mieć opracowanie bilansu wymaganego wydatku powietrza dla poszczególnych pomieszczeń. Założeniem wentylacji mechanicznej w budownictwie mieszkaniowym jest zrównoważenie strumieni powietrza wywiewanego oraz usuwanego, czyli sumarycznie taka sama ilość świeżego powietrza musi zostać dostarczona do domu i taka sama ilość powietrza musi być z niego usunięta. Bardzo niekorzystne jest zwłaszcza niedowymiarowanie instalacji tj. dobranie zbyt małego wydatku powietrza dla projektowanego domu w stosunku do realnego zapotrzebowania. Zbyt mała intensywność wymiany powietrza, może prowadzić do obniżenia ogólnego komfortu. Powodem tego może być wysoka zawartość CO2 oraz LZO w powietrzu, pojawienie się grzybów oraz pleśni z uwagi na niedostateczne odprowadzanie nadmiaru pary wodnej, wysokie koszty eksploatacji, związane z bardzo dużym zużyciem energii przez wentylatory.
Dlatego podczas projektowania oraz wykonywania instalacji trzeba zwrócić uwagę na kilka aspektów, które są bardzo istotne w późniejszej eksploatacji:
• poprawnie wykonany projekt instalacji, który określa bilans strumieni powietrza dla danego budynku, dobór średnic, długości, ilości przewodów, odpowiednie rozmieszczenie punktów końcowych,
• regulacja przepływu powietrza zgodnie z założeniami projektowymi,
• dobór rekuperatora uwzględniający koszty związane z jego późniejszą eksploatacją.
Wybierając zaś sam rekuperator, bierzmy pod uwagę nie tylko kryterium ceny, lecz elementy, które pozwolą na optymalizację późniejszych kosztów eksploatacji np. przez automatyczne utrzymywanie stałego wydatku powietrza, niskie zużycie energii przez wentylatory itd.
Jaki rekuperator wybrać?
W Polsce rynek rekuperatorów jest bogaty w różnego typu rozwiązania, ważne jest więc, by przy wyborze urządzenia skupić się na istotnych elementach, które realnie mają wpływ na standard życia codziennego. Najważniejszym elementem rekuperatora jest wymiennik ciepła. To od jego skuteczności zależy sprawność odzysku ciepła całego urządzenia, a także całego systemu rekuperacji. Duże znaczenie ma budowa wymiennika ciepła – jego rodzaj, kształt, materiał, z którego jest wykonany, a także sposób i dokładność wykonania. Co do zasady działania wymiennik ciepła w zastosowaniach domowych dzieli się na dwa rodzaje: rekuperator płytowy (przeciwprądowy lub krzyżowy) oraz obrotowy. Na rynku central rekuperacyjnych obecnie najbardziej popularne są jednostki z wymiennikami ciepła przeciwprądowymi, entalpicznymi bądź obrotowymi.
Wymiennik przeciwprądowy. Wykonany jest ze zgrzanych ze sobą płyt aluminiowych bądź tworzywowych, w których naprzemiennie przepływa powietrze nawiewane do pomieszczeń i powietrze wywiewane z budynku. W trakcie procesu rekuperacji, strumienie powietrza zewnętrznego oraz wewnętrznego nie stykają się bezpośrednio z tą samą powierzchnią. Zjawisko wymiany energii, zachodzi przez przewodzenie zgromadzonej energii między sąsiadującymi przestrzeniami płyt wymiennika ciepła. Proces rekuperacji zapewnia odzysk ciepła w okresie zimowym i odzysk chłodu w okresie letnim.
Wymienniki przeciwprądowe idealnie sprawują się w klimacie umiarkowanym, który ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę w okresie zimowym, pozwala na osiągnięcie bardzo wysokich sprawności odzysku energii, na poziomie nawet 95%, bez wykorzystania dodatkowych elementów zabezpieczających w postaci np. nagrzewnicy wstępnej. Brak odzysku wilgoci w okresie zimowym powoduje, że wymienniki te idealnie sprawują się w przypadku, gdy w pomieszczeniach mamy nadmierne zyski wilgoci, których nie chcemy zawrócić do pomieszczeń.
Zestawiając zalety i wady, wymienniki przeciwprądowe są niewątpliwie najczęściej wybieranym typem odzysku ciepła, również ze względu na koszty inwestycyjne.
Wymiennik entalpiczny. Coraz większym zainteresowaniem ze strony inwestorów cieszą się droższe rozwiązania central z wymiennikami entalpicznymi. Zasada działania entalpicznego, przeciwprądowego wymiennika ciepła jest podobna do przeciwprądowego wymiennika ciepła i również polega na wykorzystaniu procesu rekuperacji. Różnica polega na zastosowaniu innego materiału, z którego wykonane są jego płyty. Płyty wymienników entalpicznych zbudowane są z biologicznej membrany polimerowej. Materiał, z którego wykonana jest membrana, umożliwia transfer pary wodnej (wilgoci) przez jego strukturę. Membrana umożliwia dyfuzję cząsteczek pary wodnej, a strumienie powietrza dążą do wyrównania entalpii po obu jej stronach, czyli do wyrównania energii, którą przenoszą. Dodatkowym plusem wymienników z membran polimerowych jest większy zakres pracy, bez konieczności wykorzystania dodatkowych elementów zabezpieczających (nawet do -8°C), w przeciwieństwie do przeciwpradowych są w stanie pracować w sposób stabilny do -4°C.
Wybierając centralę z wymiennikiem entalpicznym, warto zadać pytanie, czy w budynku, w którym ma pracować taki wymiennik, w przyszłości występować będą zyski wilgoci wymagane dla poprawnej pracy tego rozwiązania. Innymi słowy, czy liczba osób przebywających w budynku i codzienne czynności dostarczą na tyle wilgoci do budynku, że będzie można odzyskać odpowiednią jej ilość i przetransportować z powrotem do pomieszczeń. Popularnym błędem jest stwierdzenie, że wymiennik entalpiczny „załatwi” problem wilgotności w budynku. Jeżeli nie występują odpowiednie zyski wilgoci, nie ma możliwości odzyskania odpowiedniej jej ilości.
Wymiennik obrotowy. Wykonany jest z naprzemiennie ułożonej, płaskiej oraz karbowanej blachy aluminiowej, która tworzy niewielkie kanaliki – całość wymiennika stanowi masę akumulacyjną. Odzysk energii jest oparty o proces regeneracji. W momencie, gdy temperatura powietrza zewnętrznego jest niska, powietrze wywiewane zostaje schłodzone do temperatury poniżej temperatury punktu rosy, co skutkuje kondensacją wilgoci. Wilgoć osadza się w ciepłej strukturze wymiennika i w wyniku obrotu, przechodzi w otoczenie zimnego powietrza zewnętrznego. Powietrze zewnętrzne po zetknięciu z wymiennikiem ogrzewa się, a następnie dochodzi do zjawiska częściowego odparowania wykroplonego kondensatu, dzięki czemu świeże powietrze zostaje nawilżone. Proces prowadzony jest w sposób ciągły, co sprawia, że wykroplony kondensat nie ma wystarczającej ilości czasu, żeby zamarznąć. Dzięki temu wymienniki obrotowe mogą pracować nawet do temperatury -30°C bez dodatkowych elementów zabezpieczających.
Wymienniki obrotowe idealnie sprawdzą się w klimacie chłodnym, z niską temperaturą w okresie zimowym. Osiągają stabilny odzysku energii na poziomie ~80-85% bez elementów zabezpieczających, np. nagrzewnicy wstępnej.
Wentylatory. W rekuperatorach największy udział w końcowym zużyciu energii przypada wentylatorom, dlatego należy również zwrócić na nie baczną uwagę. Standardem na rynku stały się wentylatory z silnikami EC (elektronicznie komutowanymi). Wyróżnia je wysoka sprawność, elastyczna regulacja oraz niskie zużycie energii. Warto jednak porównać zużycie energii wentylatora w zależności od wydajności i ciśnienia dyspozycyjnego. Także typ sterowania samych wentylatorów ma znaczenie. Najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest sterowanie wentylatorów w funkcji stałej wydajności, które coraz częściej spotykane jest w dobrej klasy rekuperatorach. Pozwala na dostarczanie zawsze stałej i wymaganej ilości powietrza do budynku. Dodatkowo utrzymuje stałą równowagę wydajności na wentylatorze nawiewnym oraz wywiewnym zapewniając w trybie ciągłym najwyższy stopień odzysku ciepła oraz nie powoduje nadciśnienia bądź podciśnienia w budynku.
Dodatkowe funkcje. W centralach z wymiennikiem płytowym najpopularniejszym i najbardziej efektywnym sposobem zabezpieczenia wymiennika ciepła przed zamarznięciem jest nagrzewnica wstępna, warto zwrócić uwagę, czy jest zamontowana w standardzie, jaką ma moc i jakie sterowanie. Najbardziej energooszczędnym sposobem jest praca grzałki w trybie modulacji mocy. Przy by-passie należy sprawdzić, czy wykorzystywany jest wyłącznie w trybie letnim i na pewno nie bierze udziału w ochronie przeciwzamrożeniowej, ważnym elementem jest także możliwość wysterowania trybu pracy by-passu w trybie automatycznym, zamkniętym lub otwartym.
Sprawdźmy także czy centrala oprócz informacji o wymianie filtra, pozwala na łatwą ich wymianę lub konserwację. Ostatnim ważnym elementem jest możliwość rozbudowy automatyki i funkcji, które automatyka centrali dostarcza w standardzie. Należy zwrócić uwagę czy ewentualny dodatkowy osprzęt (np. w postaci czujników CO2) jest kompatybilny z zabudowaną automatyką i czy nie wymaga kosztownych rozszerzeń.
A ile kosztuje rekuperacja?
Zmiennych jest bardzo dużo – głównymi wyznacznikami jest stopień skomplikowania instalacji (konfiguracja, liczba pomieszczeń, ich funkcja), warunki oraz miejsce montażu, a także przyjęty standard wyposażenia. Według szacunków koszt montażu wentylacji mechanicznej z rekuperacją w domu o powierzchni 200 m2 waha się od
20 000 do nawet 70 000 złotych, przy czym koszt samej centrali to zakres 10 000-30 000 zł.
Opracowanie: redakcja InstalReportera na podstawie artykułów własnych
Zalety wentylacji mechanicznej z rekuperacją
Ograniczenie strat ciepła oraz mniejsze zapotrzebowanie na ciepło, a przede wszystkim komfort przebywania w domu – to najważniejsze zalety rekuperacji. Niezależnie od warunków atmosferycznych powietrze w domu z rekuperacją wymieniane jest bez przerwy całą dobę, niezależnie od pory roku. W domu z rekuperacją powietrze ma zawsze niską zawartość dwutlenku węgla, a jego jakość higieniczna jest wysoka. Nawiewane powietrze pozbawione jest nadmiernej wilgotności, alergenów, związków chemicznych, zanieczyszczeń i kurzu.
Zastosowanie zaś filtrów klasy F7 pozwala zatrzymać nawet 95% pyłu PM10, który jest jednym ze składników smogu.