Sprawna wentylacja i odzysk ciepła oraz chłodu

Nowe i remontowane budynki wymagają stosowania energooszczędnych rozwiązań ogrzewania, wentylacji, a także chłodzenia. Tym samym w wielu przypadkach odzysk ciepła i chłodu w systemach wentylacji mechanicznej jest praktycznie niezbędny.

Regulacje zawarte w rozporządzeniu w sprawie warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, zawierają m.in. obowiązek zapewnienia odpowiednio niskiego poziomu zapotrzebowania na energię pierwotną EP w nowo budowanych i modernizowanych obiektach. Spełnienie tego wymagania jest coraz trudniejsze bez zastosowania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.

Pobieżne traktowanie obliczeń wentylacji w budynkach może prowadzić do dużych nieścisłości w otrzymywanych wynikach.

W nowych i docieplanych budynkach z wentylacją grawitacyjną znaczna część strat ciepła związana jest z wentylacją.

Skutecznym sposobem ograniczenia niekontrolowanego przepływu powietrza w budynkach jest wentylacja mechaniczna lub wentylacja hybrydowa.

W budownictwie jednorodzinnym małe centrale wentylacyjne (rekuperatory) są coraz częściej stosowane i w perspektywie wymagań zawartych w WT 2021 staną się standardem. To nie tylko formalne spełnienie wymagań, ale także zapewnienie wyższego komfortu i czystego powietrza, co nie jest bez znaczenia w obliczu coraz to nowych informacji na temat wpływu złej jakości powietrza na zdrowie ludzi.

Z kolei wentylację grawitacyjną trudno kontrolować i nie gwarantuje ona odpowiedniego strumienia powietrza w każdych warunkach.

Projekt instalacji oraz dobór centrali to bardzo ważne etapy i należy je wykonać starannie, a nie tylko powielać rozwiązania z podobnych domów czy obiektów.

W projekcie należy zawrzeć obliczenia hydrauliczne przewodów, a następnie dobrać odpowiednią centralę wentylacyjną. Składa się ona z:

• wymiennika ciepła,
• wentylatorów,
• by-passu,
• filtrów układów przeciwzamrożeniowego i sterowania.

Rekuperator powinien mieć także zaizolowaną obudowę, łatwy dostęp do modułu z filtrami i energooszczędne silniki wentylatorów na prąd stały EC.

Na koniec należy dobrać skrzynki rozprężne, przepustnice oraz tłumiki i inny osprzęt.

Nie należy zapominać o miejscu na rewizję, ważne, by dostęp był łatwy ze względu na dalszą eksploatację i czyszczenie instalacji.

Centrale wentylacyjne o wydatku do 250 m³/h i od 250 do 1000 m³/h, jeżeli producent deklaruje, że są przeznaczone wyłącznie do budynków mieszkalnych, muszą mieć etykietę energetyczną. Taka etykieta to ważna informacja dla użytkowników, gdyż oszczędność energii zależy od sprawności urządzenia.

Centrale o przeznaczeniu mieszkalnym powinny cechować się jednostkowym zużyciem energii nie większym niż 20 kWh/(m² rok), co znaczy, że muszą wytworzyć więcej energii, niż jej zużywają.

W centralach wentylacyjnych o małej wydajności wykorzystuje się wymienniki krzyżowe i przeciwprądowe oraz obrotowe. W krzyżowych i przeciwprądowych wymiana ciepła odbywa się przez przeponę – czyli bez kontaktu powietrza nawiewanego i usuwanego wywiewanego.

Barierą dla tych strumieni powietrza są materiały dobrze przewodzące ciepło, najczęściej aluminium, choć są też wymienniki z polimerów, np. z polietylenu.

Wymienniki przeciwprądowe osiągają większą sprawność niż krzyżowe, ponieważ następuje w nich zwiększenie powierzchni wymiany ciepła.

Przestrzenie, przez które przepływają strumienie powietrza w wymiennikach, mogą mieć różne wielkości i kształty po to, by zmaksymalizować powierzchnię wymiany.

Niektóre wymienniki pokrywa się specjalnymi powłokami antykorozyjnymi oraz antybakteryjnymi.

Z kolei wymienniki obrotowe nie zapewniają całkowitej separacji strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego, ale nie są podatne na zamarzanie w niskich temperaturach.

Jednak porównanie samych sprawności wymienników nie daje pełnej informacji o sprawności całego urządzenia.

Na pracę centrali wpływają jeszcze takie elementy, jak:

• silniki wentylatorów i ich sprawność,
• rozwiązania dla pracy w niskich temperaturach i zabezpieczenia przed zamarzaniem wymiennika
• czy sposób odprowadzania skroplin.

Tym samym zdarza się, że centrala z wymiennikiem o niższej sprawności, ale ze skuteczną ochroną antyzamrożeniową będzie korzystniejsza w eksploatacji.

W centralach wentylacyjnych z wymiennikami płytowymi stosuje się różne zabezpieczenia przed zamarzaniem:

• wyłączenie wentylatora nawiewnego i praca wentylatora wywiewnego w celu ogrzewania wymiennika do temperatury bezpiecznej, tak aby nie dochodziło do szronienia;
• zmniejszanie wydajności;
• by-pass – zimne powietrze omija wymiennik;
• nagrzewnica wstępna podgrzewająca powietrze nawiewane na wymiennik;
• wymienniki gruntowe – czerpanie powietrza poprzez instalację zagłębioną w gruncie poniżej poziomu zamarzania.

Na eksploatację central wentylacyjnych wpływa też wykonanie obudów – ich izolacyjność termiczna i akustyczna.

W małych centralach stosuje się np. profile konstrukcji wypełnione rdzeniami poliuretanowymi, izolacje taśmami z tworzyw, uszczelki i narożniki z tworzyw.

Stosuje się też obudowy wykonane całkowicie z polipropylenu spienionego. Jest to tworzywo przypominające styropian, lecz bardziej trwałe i wytrzymałe na uszkodzenia. Taka obudowa ma bardzo dobre właściwości termoizolacyjne, poprawia izolacyjność cieplną i akustyczną całego urządzenia.

Kolejnym ważnym dla eksploatacji czynnikiem jest system sterowania, w tym kompatybilność z systemem zarządzania budynkiem czy komunikacja online poprzez aplikacje na urządzenia mobilne umożliwiające monitoring urządzenia i zdalne ustawianie parametrów.

Na efektywność pracy central domowych wpływają też funkcje free cooling i free heating oraz możliwości komunikowania się (nawet bezprzewodowo) z czujnikami poziomu dwutlenku węgla czy wilgoci.

Również kwestie filtrów dobieranych do lokalnych warunków powietrza zewnętrznego mają znaczenie w eksploatacji – należy je niekiedy wymieniać znacznie częściej z powodu lokalnego smogu.

Czytaj też: Wybrane aspekty eksploatacyjne systemów wentylacji nawiewno-wywiewnej w budynku niskoenergetycznym >>>