Wentylacja z odzyskiem ciepła w budynkach istniejących. Systemy rekuperacji, wskazówki montażowe
Poszukiwanie kompromisu między skuteczną wentylacją pomieszczeń w budynkach a oszczędzaniem energii cieplnej sprawia, że wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła zyskuje na popularności. Jej montaż w domu już użytkowanym jest zazwyczaj trudniejszy niż w nowym, ale w wielu przypadkach możliwy.
Spis treści
- Co może dać wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła?
- Rekuperacja centralna
- Rozplanowanie przewodów wentylacyjnych
- Połączenie centrali z czerpnią i wyrzutnią
- Lokalizacja rekuperatora
- Rekuperacja decentralna
- Rodzaje rekuperatorów
Co może dać wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła?
Powody, dla których podejmuje się decyzję o montażu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w budynkach już użytkowanych, są różne. Przede wszystkim mogą być związane z podniesieniem standardu energetycznego obiektu i zmniejszeniem jego zapotrzebowania na ciepło. Wówczas zastąpienie dotychczas działającej wentylacji grawitacyjnej systemem mechanicznym nawiewno-wywiewnym z odzyskiem ciepła może wchodzić w zakres kompleksowej termomodernizacji obok docieplenia przegród zewnętrznych, wymiany okien i modernizacji systemu grzewczego. Jest wtedy jednym ze sposobów na uzyskanie przez budynek niskich parametrów energochłonności.
Jaki związek z energooszczędnością budynku ma wentylacja? Jej zadaniem jest dostarczenie świeżego powietrza do pomieszczeń i usunięcie z nich zanieczyszczonego. W przypadku systemów grawitacyjnych rozwiązanie to powoduje znaczne straty ciepła zimą, gdyż na zewnątrz wywiewane jest powietrze, które już wcześniej zostało ogrzane w pomieszczeniu, a świeże – napływające z zewnątrz – trzeba ogrzewać i zużywać do tego energię, co podnosi wydatki na użytkowanie domu. Systemy odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego pozwalają w znaczący sposób zmniejszyć straty ciepła związane z wentylacją i w konsekwencji obniżyć koszty ogrzewania.
Decyzja o montażu rekuperacji może być też podyktowana chęcią poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach. Skutecznie działająca wentylacja zapewnia wymianę powietrza, a wraz z nią systematyczne pozbywanie się zanieczyszczeń. Chodzi tu przede wszystkim o dwutlenek węgla wydzielany przez ludzi przy oddychaniu oraz duże ilości wilgoci w postaci pary wodnej powstające podczas codziennych prac domowych (prania, gotowania, kąpieli), a także kurz, pyłki roślin, zarodniki grzybów i pleśni, zanieczyszczenia chemiczne emitowane przez materiały budowlane i wykończeniowe oraz wyposażenie wnętrz. Jeśli wentylacja nie działa prawidłowo, w pomieszczeniach może gromadzić się nadmiar wilgoci, który prowadzi do zawilgocenia ścian i sufitów, a także sprzyja rozwojowi grzybów i pleśni. Takie warunki nie pozostają obojętne dla zdrowia mieszkańców, co szczególnie mogą odczuć alergicy.
W systemie wentylacji nawiewno-wywiewnej można dokładnie kontrolować wymianę powietrza w budynku – w zależności od sytuacji zmniejszać i zwiększać jej intensywność, poprawiać parametry nawiewanego powietrza, oczyszczać je i w razie potrzeby nawilżać. Z jednej strony z wywiewanym powietrzem usuwa się zanieczyszczenia z wnętrza domu, a z drugiej – świeże powietrze z zewnątrz, zanim trafi do pomieszczeń, jest oczyszczane na filtrach zamontowanych w rekuperatorze. Możliwe jest również zatrzymanie pyłów zawieszonych tworzących smog.
Dobrze zaprojektowany i wykonany system rekuperacji działa skutecznie, niezawodnie i zgodnie z naszymi potrzebami, a nie jest zależny od warunków atmosferycznych, jak ma to miejsce w przypadku wentylacji grawitacyjnej.
Przeczytaj również:
- Rodzaje i budowa central wentylacyjnych. Dobór urządzeń
- Odzysk ciepła odpadowego w obiektach ogrzewanych promiennikami gazowymi
Rekuperacja centralna
System wentylacji z odzyskiem ciepła może być scentralizowany – z jedną centralą wentylacyjną i systemem przewodów obsługujących cały dom. Niestety w budynku już użytkowanym zwykle niełatwo go wykonać bez kompleksowego remontu. Trzeba rozmieścić wszystkie elementy systemu rekuperacji w miejscach zapewniających ich prawidłową pracę, a jednocześnie nie zaburzyć estetyki i nie spowodować kolizji z innymi elementami budynku (istniejącymi instalacjami, konstrukcją).
Rozplanowanie przewodów wentylacyjnych
Największym wyzwaniem jest rozprowadzenie kanałów wentylacyjnych ze względu na ich spore wymiary. Należy je ułożyć w taki sposób, aby nie miały zbyt wielu załamań, powodujących duże opory przepływu. Od centrali wentylacyjnej trzeba poprowadzić przewody nawiewne, m.in. do salonu, pokojów dziennych, gabinetów, oraz wywiewne – do łazienek, WC, kuchni, garderób i innych pomieszczeń bez okien. Od strony wnętrz widoczne pozostaną jedynie kratki lub anemostaty montowane na końcach przewodów.
Planując ułożenie przewodów wentylacyjnych, trzeba uważać, aby nie naruszyć konstrukcji budynku. Można je prowadzić pod sufitem i osłonić zabudową z płyt gipsowo-kartonowych, pod warunkiem że pozwala na to wysokość pomieszczenia. W domu z poddaszem nieużytkowym częstym rozwiązaniem jest ułożenie ich bezpośrednio na stropie, ale wówczas trzeba wykonać przejścia przez strop w miejscach montażu elementów nawiewnych i wywiewnych, co może być problematyczne. W przypadku większej liczby kondygnacji prowadzi się również pionowe odcinki kanałów wentylacyjnych. Zazwyczaj chowa się je za obudową z płyt gipsowo-kartonowych, w szachtach instalacyjnych, w przestrzeni pod schodami lub w szafach wnękowych.
W miarę możliwości kanały wentylacyjne powinno się prowadzić przez pomieszczenia ogrzewane, aby uniknąć strat ciepła oraz zapobiegać kondensacji pary wodnej. Jeśli nie jest to możliwe, trzeba je zaizolować odpowiednio grubą warstwą izolacji termicznej. Często umieszcza się je w otulinie z wełny, również z uwagi na to, że pełni ona jednocześnie funkcję izolacji akustycznej – wygłusza szum powstający podczas przepływu powietrza.
Połączenie centrali z czerpnią i wyrzutnią
Do centrali wentylacyjnej muszą zostać doprowadzone jeszcze dwa przewody: jeden – łączący ją z czerpnią, a drugi – z wyrzutnią. Ich ułożenie bywa trudne, ponieważ zwykle zaleca się umieszczać rekuperator w centralnej części kondygnacji, a przewody łączące go z czerpnią i wyrzutnią muszą być doprowadzone do ściany zewnętrznej, bo tam najczęściej trzeba znaleźć na nie miejsce. Szczegółowe wytyczne dotyczące warunków, jakie muszą spełniać, są zawarte w warunkach technicznych.
Czerpnia powinna być zlokalizowana z dala od miejsc powstawania potencjalnych zanieczyszczeń powietrza, w tym wyrzutni zużytego powietrza, a także wywiewek kanalizacyjnych, kominów, miejsc gromadzenia odpadów. Można ją umieścić na elewacji (czerpnia ścienna) i wówczas ma postać dużej kratki wentylacyjnej, w odpowiedniej odległości od okien.
Gdy system wentylacji ma współpracować z gruntowym wymiennikiem ciepła (GWC), wtedy wykonuje się również czerpnię terenową. Pobierane przez nią powietrze przepływa przez gruntowy wymiennik i zimą może się wstępnie ogrzewać darmową energią zakumulowaną w gruncie, a gdy dociera do rekuperatora, ma dodatnią temperaturę. Czerpnia ścienna pozwala powietrzu przedostawać się do budynku z pominięciem GWC.
Wyrzutnia może być zlokalizowana na elewacji – wówczas podobnie jak czerpnia ścienna ma postać dużej kratki wentylacyjnej, lub na dachu – jako rura wyprowadzona ponad dach i zakończona daszkiem.
Lokalizacja rekuperatora
Nowoczesne centrale wentylacyjne zazwyczaj mają kształt prostopadłościanu, są kompaktowe, można je ustawić lub zawiesić, więc znalezienie na nie miejsca nie jest kłopotliwe. Problem tworzą odchodzące od nich kanały wentylacyjne – zajmują dodatkowe miejsce, tym bardziej że muszą być tak ukształtowane, aby nie powodować dużych oporów przepływu.
Wybierając lokalizację rekuperatora, trzeba zapewnić do niego łatwy dostęp w celach serwisowych, np. wymiany filtrów czy czyszczenia wymiennika. Pomieszczenie musi być ogrzewane, chyba że producent urządzenia dopuszcza inne warunki. W niektórych rekuperatorach (z wymiennikami płytowymi) powstają skropliny, wtedy należy również przewidzieć odprowadzanie ich do kanalizacji.
Warto tu podkreślić, że w domach modernizowanych problemem jest nie tylko znalezienie miejsca na elementy systemu rekuperacji, ale też zapewnienie szczelności. Aby móc w pełni kontrolować wymianę powietrza, trzeba mieć możliwość sterowania zarówno ilością powietrza wywiewanego z pomieszczeń, jak i do nich nawiewanego. W związku z tym w starym domu z nieszczelnymi oknami, przez które powietrze dostaje się do wnętrza, mogą być z tym problemy. Dlatego jednocześnie z modernizacją systemu wentylacji powinno się maksymalnie ograniczyć niekontrolowany napływ powietrza do budynku (np. wymienić okna na nowe – szczelne, dobrze zaizolować miejsca potencjalnych nieszczelności). Tylko wówczas można będzie w pełni korzystać z zalet rekuperacji.
Rekuperacja decentralna
Choć system centralny ma wiele pozytywnych cech, w pewnych sytuacjach nie jest możliwy do zrealizowania w istniejącym domu albo wiąże się z dużymi nakładami finansowymi, znacznie przekraczającymi potencjalne korzyści. Wówczas można rozważyć inne rozwiązania, które opracowano przede wszystkim z myślą o budynkach modernizowanych. Są to rekuperatory decentralne, zwane również bezkanałowymi lub ściennymi.
Sama idea działania jest analogiczna jak w przypadku rekuperacji scentralizowanej, czyli zapewnienie skutecznej wymiany powietrza przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła z powietrza wywiewanego. Jednak rekuperator decentralny działa lokalnie. Obsługuje zazwyczaj tylko jedno pomieszczenie, choć niekiedy dopuszczalne jest wentylowanie dwóch pomieszczeń sąsiadujących ze sobą. Dzięki temu można indywidualnie dopasowywać intensywność wymiany powietrza w konkretnym pomieszczeniu, nie potrzeba też skomplikowanej regulacji przepływu powietrza dla całego domu jak w przypadku systemu centralnego.
Montaż rekuperatora tego typu jest zdecydowanie prostszy niż rekuperacji centralnej (przede wszystkim z uwagi na brak przewodów transportujących powietrze) i zwykle nie nastręcza problemów. Rekuperator umieszcza się w ścianie zewnętrznej, w otworze o średnicy kilkudziesięciu centymetrów. Pozwala skutecznie wymieniać powietrze w danym pomieszczeniu, jak również pozbywać się wilgoci. Warto przy tym zwrócić uwagę na to, że niektórych rekuperatorów nie można instalować w pomieszczeniach, w których są już zamontowane urządzenia odprowadzające spaliny do kominów o ciągu naturalnym.
Rodzaje rekuperatorów
Do wyboru jest kilka rodzajów rekuperatorów różniących się budową i funkcjonalnościami. Producenci zalecają montaż urządzeń parami i zsynchronizowanie ich pracy tak, aby w czasie, gdy jeden rekuperator usuwa powietrze z pomieszczenia, drugi nawiewał do niego taki sam strumień. To pozwala zrównoważyć oba strumienie powietrza.
Pierwsza grupa to rekuperatory z regeneracyjnymi wymiennikami ceramicznymi i wentylatorami rewersyjnymi działającymi w naprzemiennych cyklach. W jednym cyklu nawiewają powietrze do pomieszczenia, a w drugim – pełnią funkcję wyciągu. Ciepło z powietrza wywiewanego jest akumulowane w wymienniku ceramicznym, a po zmianie cyklu na nawiew ogrzewa strumień świeżego powietrza, pobranego z zewnątrz, które następnie jest kierowane do wnętrza. Cykle trwają po kilka minut.
Inną grupę stanowią rekuperatory decentralne, będące zminiaturyzowaną wersją pełnowymiarowych centrali wentylacyjnych. Zazwyczaj są wyposażone w wentylatory i niewielkie wymienniki ciepła, najczęściej krzyżowo-przeciwprądowe. Strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego trafiają do wymiennika, ale nie mieszają się ze sobą. Tam następuje wymiana ciepła (w przypadku wymienników z metalu) albo ciepła i wilgoci (w wymiennikach entalpicznych wykonanych z celulozy polimeryzowanej).
Rekuperatory z wymiennikami entalpicznymi doskonale nadają się do usuwania nadmiaru wilgoci oraz walki z grzybami i pleśnią, które stanowią częsty problem w starych budynkach ze źle działającą wentylacją grawitacyjną. Podobnie jak rekuperatory w systemach centralnych modele bezkanałowe mogą mieć funkcję automatycznego rozmrażania, zapobiegającą oblodzeniu wymiennika ciepła przy niskich temperaturach zewnętrznych, i zabezpieczenia antybakteryjne. Niektóre mają silniki EC, czyli pracujące ze zmienną prędkością obrotową oraz zmniejszonym zużyciem energii elektrycznej.
Automatyka, w którą są wyposażone, daje możliwość programowania trybów pracy – mniej i bardziej intensywnych, dostosowanych do odczytów ze współpracujących z nimi czujników jakości powietrza (CO2, wilgotności). Rekuperatorem można sterować za pomocą naściennego panelu z wyświetlaczem trybów pracy, za pomocą pilota lub przez aplikację na smartfonie (rekuperatory z wbudowanym modułem wi-fi). Jest to wygodne, bo można obsługiwać kilka urządzeń. Zaawansowane sterowniki dodatkowo pozwalają na programowanie tygodniowe. Rekuperatory mogą wtedy działać z inną wydajnością w ciągu dnia, z inną w nocy, a jeszcze inną podczas nieobecności domowników.
