Wentylacja energooszczędnych budynków

W budynkach biurowych czy użyteczności publicznej wentylacja mechaniczna jest praktycznie standardem, również w budynkach mieszkalnych zaczynają gościć małe jednostki wentylacyjne z odzyskiem ciepła. Pewnym novum, jeszcze mało popularnym w Polsce, jest wentylacja hybrydowa, która czerpie z zalet wentylacji grawitacyjnej oraz mechanicznej.

Wentylacja grawitacyjna, która jest powszechna w starszym budownictwie, szczególnie mieszkaniowym, nie pozwala osiągnąć odpowiedniej liczby wymian powietrza, szczególnie w dobie termomodernizacji, gdy budynki uszczelnia się, zapominając o wentylacji.

Centrale wentylacyjne oraz wentylacyjno-klimatyzacyjne są urządzeniami, których głównym zadaniem jest dystrybucja i wstępna obróbka świeżego powietrza. Elementem realizującym tę funkcję są wentylatory, które są także głównym źródłem kosztów pracy całego systemu.

Nowoczesne centrale muszą być zatem wyposażone w wentylatory o jak najbardziej energooszczędnych silnikach, a ich praca powinna być regulowana w możliwie najszerszym zakresie. Przykładem jest zastosowanie wentylatora z otwartym wirnikiem z możliwością pomiaru natężenia strumienia powietrza w czterech punktach, dzięki czemu praca urządzenia jest na bieżąco kontrolowana, obniżając zużycie energii elektrycznej.

Technologia wirników na magnesy stałe o podwyższonej sprawności wraz z optymalizacją przepływu powietrza przez wirnik zwiększyła sprawność wentylatora w stosunku do modeli bez funkcji pomiaru. Dyrektywa ErP (Energy-related Products) zwiększyła 1 stycznia 2015 r. obostrzenia dotyczące sprawności całkowitej wentylatorów z silnikami, obejmując urządzenia o mocy od 7,5 do 375 kW. Przykładowo minimalna sprawność zespołu silnik–wentylator dla  wentylatorów osiowych o mocy 125–500 kW powinna wynosić według ErP 58%, a w przypadku promieniowych z wygiętymi do tyłu łopatkami 68%.

Centrala wentylacyjna do uzdatniania powietrza realizuje kilka procesów, co wymaga jej odpowiedniego wyposażenia. W nowoczesnych jednostkach dokłada się starań, żeby działanie tych urządzeń możliwie ograniczyć, by nie były one kolejnym źródłem zużycia energii. Dlatego ważną funkcję pełni automatyka, która spina system czujników i urządzeń wykonawczych w jeden sprawnie działający system wentylacji.

Nowe sterowniki mają możliwość wyboru kilku protokołów komunikacyjnych, za pomocą których system realizuje aktualne zadania przygotowania powietrza do określonych parametrów, ale także udostępnia użytkownikowi cenne informacje, pozwalając mu być na bieżąco z działaniem systemu. Wbudowany serwer sieci Web umożliwia kontrolę i monitoring działania centrali poprzez stronę www, dzięki czemu użytkownik ma pełniejszy i wygodniejszy wgląd do tych informacji niż przez ekran sterownika. Nowe centrale można wpinać także w BMS, co szczególnie w przypadku dużych obiektów znacznie ułatwia kontrolę nad wentylacją, również zdalną dzięki komunikatom GSM.

W przypadku małych jednostek wentylacyjnych, stosowanych głównie w budynkach mieszkalnych lub niewielkich obiektach, istotnym dla wielu użytkowników elementem jest wielkość urządzeń i hałas, jaki emitują.

Żeby centrala wentylacyjna była jak najmniejsza, a przy tym zapewniała wysoką jakość nawiewanego powietrza, należy zastosować rozwiązania, które realizują dwie funkcje jednocześnie. Świeże powietrze dopływające do rekuperatora jest z reguły filtrowane, a następnie przepływa przez wymiennik ciepła, który oddaje ciepło z powietrza usuwanego.

W wymienniku przeciwprądowym czy krzyżowym realizowana jest tylko wymiana ciepła, zatem powietrze, zwłaszcza w zimie, wymaga jeszcze nawilżania. Przy niskiej temperaturze powietrza zewnętrznego wprawdzie poziom wilgotności względnej jest wysoki, ale bezwzględna wartość, czyli zawartość wilgoci, jest niska.

W większych układach stosuje się nawilżacze parowe lub wodne, ale w rekuperatorach, które z zasady powinny być jak najmniej skomplikowanymi układami jedynie do odzysku ciepła, jest to pomijane. Powstały zatem tzw. wymienniki entalpiczne, których konstrukcja umożliwia zarówno odzysk ciepła, jak i wilgoci. Entalpia z definicji oznacza zawartość ciepła i jest funkcją stanu obrazującą zmianę energii.

W wymienniku krzyżowym, przeciwprądowym lub krzyżowo­‑przeciwprądowym wymiana ciepła zachodzi na membranie oddzielającej dwa strumienie – nawiewany i wywiewany. Ciepłe powietrze, ochładzając się, wykrapla wilgoć, którą należy odprowadzić, a energia tej przemiany pochłaniana jest przez strumień nawiewanego powietrza, powodując wzrost jego temperatury.

W przypadku wymiennika entalpicznego dochodzi dodatkowo do pochłaniania wilgoci i zawartej w niej energii. W związku z tym sprawność tych wymienników podawana w katalogach może wynosić ponad 100%. Wymiennik zbudowany jest z materiału pochłaniającego wilgoć z powietrza wywiewanego – zatrzymuje ją, a powietrze nawiewane, jeśli ma niską zawartość wilgoci, pobierze ją z membrany wymiennika.

Dotychczas wymienniki entalpiczne wykonywane były z włókien celulozowych, wiązało się to jednak z ryzykiem ich zagrzybienia i sprawiało problemy podczas czyszczenia. Opracowano zatem specjalną strukturę polimerową, która jest odporna na drobnoustroje i może być myta. Wymienniki entalpiczne są ciekawą propozycją ze względu na rozwiązanie problemu nawilżania powietrza, jednak dopracowania wymaga sterowanie poziomem odebranej wilgoci (w tej chwili jest to niekontrolowane).

Nowe jednostki wentylacyjne są coraz bardziej efektywne i energooszczędne, przez co z powodzeniem mogą działać w budynkach o wysokich wymaganiach. Przy wyborze urządzeń nie należy jednak zapominać o inżynierskim rozsądku, nie decydować się zbyt pochopnie na niesprawdzone rozwiązania, ale najpierw dokładnie przeanalizować wszystkie potrzeby danego obiektu.

KR