Ventilace s rekuperací – některá upozornění a doporučení
V poslední době je téma rekuperace vzduchu stále aktuálnější. Je to dáno hlavně zvyšujícími se náklady na energie. Je tedy třeba hledat veškeré možnosti jak snížit energetickou potřebu objektu.
Druhým důležitým aspektem, velmi úzce spojeným se snižováním nákladů na provoz objektu, je téma utěsňování budov. Většina novostaveb, alespoň těch budovaných v nízkoenergetickém či pasivním standardu, je téměř absolutně vzduchotěsná. U takovýchto objektů je zapotřebí zajistit dostatečnou výměnu vzduchu ventilačním systémem. Tento článek má za úkol sjednotit pojmy tykající se obecně všech ventilačních systémů a ukázat na vhodnost použití a rozdíly jednotlivých principů ventilace budov. Každý moderní ventilační systém by měl obsahovat rekuperaci vzduchu. Pojem "rekuperace" znamená zpětné získávání zbytkové neboli odpadní energie pro její další využití. Rekuperace vzduchu tedy znamená zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu pro další využití. Nejjednodušším principem rekuperace je jednoduchý výměník vzduch-vzduch, ve kterém odpadní vzduch předává teplo přívodnímu vzduchu. Tedy odpadní vzduch se ve výměníku nejprve ochladí a pak je chladnější vyfouknut z objektu, zatímco čerstvý vzduch je nasáván přes výměník, kde se ohřeje a pak je již předehřátý přiváděn do místností. I v případě, že za rekuperátorem není instalován žádný dohřev, vzduch přicházející z venkovního prostoru se ohřeje od odpadního vzduchu na teplotu velmi blízkou teplotě odpadního vzduchu. Je to dáno rozdílnou vlhkostí odpadního a venkovního vzduchu. Odpadní vzduch má v sobě více vlhkosti a při jeho ochlazení dochází ke kondenzaci a tím se uvolňuje další energie. Zatímco venkovní vzduch obsahuje méně vlhkosti a má menší kapacitu pojmout teplo, proto se ohřeje o vyšší teplotní rozdíl, než se ochlazuje odpadní vzduch. V praxi to například znamená, že nasávaný venkovní vzduch o teplotě -5°C se od odpadního vzduchu nasávaného o teplotě 21°C ohřeje při účinnosti výměníku a stejných průtocích vzduchu na 18°C.
Nejběžněji používané výměníky v rekuperačních jednotkách jsou výměníky křížové popřípadě protiproudé. Rozdíl mezi protiproudým a křížovým výměníkem je v dráze jednotlivých kanálků pro jednotlivé proudy vzduchu. Křížovým výměníkem prochází čerstvý a odpadní vzduch kolmo na sebe, zatímco u protiproudého výměníku proudí liniově proti sobě. U protiproudého výměníku tedy vzniká delší dráha pro rovnoměrné předání energie, a proto dosahuje většího efektu. Obecně se tedy u protiprodých výměníků dosahuje vyšší účinnosti než u křížových. Špičkové rekuperační výměníky mohou dosahovat účinností až přes 90%.
Obr.1: Křížový a protiproudý výměník
Vytápět, či větrat?
Velmi často se zaměňuje pojem rekuperace vzduchu s teplovzdušným vytápěním. Teplovzdušné vytápění je ucelený systém sloužící především k vytápění celého objektu a jeho součástí bývá rekuperace vzduchu. Existují tedy dva obecné systémy: "Teplovzdušné vytápění s rekuperací vzduchu" nebo "Ventilační systém s rekuperací vzduchu" neboli zkráceně "ventilace s rekuperací". Hlavní rozdíly mezi těmito systémy jsou v principu funkce, složitosti instalace, v potřebném objemu vzduchu a v neposlední řadě v investičních nákladech. Teplovzdušné vytápění je navrženo tak aby veškeré teplo potřebné k vytápění objektu bylo dodáno pomocí vzduchu. To znamená, že vzduch v tomto případě slouží jako teplonosná látka. Vzduch tedy musí cirkulovat mezi jednotkou, kde se ohřívá a místnostmi, kde se zase ochlazuje. Vzhledem k velmi malé měrné tepelné kapacitě vzduchu, se nedá vzduchem přenášet příliš mnoho energie. Pro pokrytí tepelné ztráty jiného než pasivního obytného objektu by bylo zapotřebí pro přenesení energie velmi velké množství vzduchu, což by tvořilo průvan, nebo by musel mít vzduch vháněný do místností velmi vysokou teplotu, což je nepřípustné. Proto je možné navrhovat samostatné teplovzdušné systémy pouze do pasivních domů, čili domů s velmi malou tepelnou ztrátou prostupem tepla. Potřeba energie přinášené do jednotlivých místností je velice nízká, což výrazně snižuje nároky na rychlost i teplotu přiváděného vzduchu. Naopak do nízkoenergetických objektů je vhodné navrhovat ventilační systém s rekuperací v kombinaci s nízkoteplotním teplovodním systémem. U systému teplovzdušného vytápění zhruba 2/3 nasávaného objemu vzduchu cirkulují a vracejí se zpět do objektu a 1/3 vzduchu je odváděna mimo objekt a nahrazena čerstvým vzduchem. Systém ventilace s rekuperací nezajišťuje vytápění v objektu a je navržen tak aby bylo zajištěno dostatečné provětrání celého objektu. Vzduch je nasáván pouze z místností zatěžovaných vyšší tvorbou vlhkosti, či pachů, jako je koupelna, záchod nebo kuchyně a je všechen odváděn přes výměník ven z objektu. Čerstvý vzduch je přiváděn přes výměník do obytných místností, jako jsou ložnice nebo pokoje. Objem vzduchu je zhruba třetinový než u systému teplovzdušného vytápění.
Obr.2: Ventilační systém s rekuperací
Vzhledem k většímu množství vzduchu u systému teplovzdušného vytápění je rozvodný systém významně rozsáhlejší a složitější, než je tomu u ventilace s rekuperací. U teplovzdušného vytápění je do místnosti přiváděn teplejší vzduch a z tohoto důvodu se jednotlivé vyústky navrhují u podlahy. Zatímco u ventilace s rekuperací se přivádí do místnosti menší množství chladnějšího vzduchu a z tohoto důvodu je třeba méně vyústek, které se navrhují v horní části místnosti, zejména ve stropě, tak aby se přiváděný vzduch rozprostřel postupně do celé místnosti.
U systému teplovzdušného vytápění jsou jednotlivé místnosti propojeny vzduchovody a vzhledem k cirkulaci vzduchu je prostředí v jednotlivých místnostech jednotné. Znamená to, že vzduch, popřípadě i pachy z jednoho pokoje, se během krátké doby dostanou i do ostatních pokojů. U pasivních objektů to může být přínosné, kdy přebytečné teplo například od puštěného počítače je z pokoje odvedeno do jednotky a přivedeno do jiného pokoje a podíl takovýchto tepelných zisků má u pasivního objektu nemalý význam. Teplovzdušně vytápěný objekt reaguje také velmi pružně, co se týče změny vnitřní teploty v objektu. Je možné velmi rychle v celém objektu teplotu snížit, nebo zvýšit. Velmi problematické je ale jednotlivé místnosti regulovat nezávisle na sobě a rozdělit systém na jednotlivé okruhy (zóny), tak jak je to možné u teplovodních systémů. Například vytápění v pokojích na jižní straně bude tlumeno v době slunečního osvitu, ložnice tlumeny v průběhu dne a naopak obývací pokoje tlumeny v průběhu noci apod.
Zemní registr
Další v poslední době populární téma je zemní registr. Zemní registr slouží k nasávání vzduchu přes zeminu, kde se přiváděný čerstvý vzduch v zimě ohřívá a v létě ochlazuje. Problematika zemního registru není tak jednoduchá, jak z počátku vypadá. Vzhledem k již zmíněné malé měrné teplené kapacitě vzduchu musí být délka zemního registru alespoň 20 m, aby vůbec bylo možné uvažovat o nějakém energetickém zisku. Potrubí musí být položeno velmi pečlivě, tak aby nedošlo k jeho porušení například při sedání zeminy. Jako materiál je možné použít běžné KG potrubí. Registr je třeba dokonale vyspárovat směrem k čisticí šachtě. Cena kompletního takto zbudovaného registru se pohybuje mezi 30 000 Kč - 50 000 Kč. Výkon, který je možný dosáhnout takovýmto registrem, je 200 W - 500 W. Vzduch nemůže být přiváděn pouze přes zemní registr v průběhu celého roku. V přechodných obdobích, kdy je teplota vzduchu vyšší než 5°C a nižší než 20°C, není možné zemním registrem vzduch přihřívat ani chladit. Proto je zemní registr možné provozovat v součtu asi 3 měsíce v roce. Z těchto údajů sestavíme modelový příklad: Pro výkon registru budeme uvažovat maximální hodnotu 500 W, dobu provozu 3 měsíce nonstop, což je 2160 hodin. Uspořená energie zemním registrem je tedy 1080 kWh. Při průměrné ceně 3Kč/kWh vychází úspora 3240 Kč/rok. Z modelového příkladu je vidět, že i přes velmi optimistická čísla uvažovaná v kalkulaci je teoretická návratnost přes 10 let, pokud bychom uvažovali průměrná data, dojdeme k návratnosti okolo 20 let, a to bez uvažování provozních nákladů. Ty tvoří hlavně čištění, které je zapotřebí provádět minimálně 2x za rok pomocí chemických dezinfekčních látek. Pokud by měla čištění registru provádět odborná firma, budou se tyto náklady blížit úsporám registru. Z toho tedy vyplývá, že ekonomický přínos zemního registru je velmi malý. Další problém zemního registru je právě hygiena provozu. Při provozu během letního období se v registru tvoří vlhkost. Vlhké a relativně teplé prostředí je ideální pro vznik bakterií, které se zde množí a při špatném ošetření potrubí jsou nasávány přímo do objektu.
Centrální a lokální rekuperační jednotky
Ventilační rekuperační jednotku pro celý objekt je třeba volit takovou, která umožňuje regulaci průtoku vzduchu. Potřeba výměny vzduchu je v průběhu dne a v průběhu jednotlivých dní v týdnu odlišná. Objekt je třeba větrat i v době, kdy v něm nikdo není, ale podstatně méně. V období, kdy je zapotřebí větrat prázdný objekt, stačí vyměnit vzduch v objektu zhruba jednou za 6 hodin, v případě běžného užívání objektu se doporučuje výměna vzduchu jednou za dvě hodiny a při intenzivním větrání je třeba vyměnit vzduch za dobu kratší než je jedna hodina. Proto by větrací jednotka měla mít maximální hodinový výkon minimálně rovný objemu větrané (obytné) části objektu.
Vedle velkých centrálních rekuperačních jednotek je do jednotlivých místností možné navrhnout lokální rekuperační jednotku. Tyto jednotky jsou určeny zejména pro rekonstrukce objektů, kde je třeba řešit vzniklý problém s vlhkostí. Dochází k tomu zejména po výměně starých netěsných oken za okna těsná. Výhoda lokální rekuperační jednotky je jednoznačně v jednoduchosti instalace, neb odpadají veškeré vzduchotechnické rozvody, protože jde většinou o jednotky umístěné přímo v obvodové zdi objektu. To je však zároveň poměrně limitující faktor, neboť se v tomto prostoru nachází jak ventilátory, tak také samotný rekuperační výměník. Účinnost rekuperace lokální rekuperační jednotky bývá z tohoto důvodu o něco nižší, než u jednotky centrální. Je nutno brát ohled na lokální rekuperační jednotku také jako na možný zdroj hluku ve větrané místnosti. Tzn. informovat se u dodavatelů na hlučnost, možnost řízení (více stupňů výkonu = lepší bilance rekuperace) a také jakým způsobem se provádí u konkrétní jednotky odvod kondenzátu.
Obr.3: Lokální rekuperační jednotka
Závěrečná doporučení
Z předchozího textu je jasné, že zákazník se musí úplně na začátku rozhodnout, zda chce vzduch v objektu využívat také pro vytápění, či chce pouze zabezpečit jeho výměnu bez nároků na větší množství energie. Ještě jednou zopakujeme, že vzduch jako nosič tepelné energie je vhodný pouze do domů vystavěných v pasivním standardu, u ostatních objektů je vhodnější kombinace klasické teplovodní otopné soustavy s jednotkou pouze pro řízenou ventilaci s rekuperací. Pokud dojde k volbě druhé varianty, je nutno správně zvolit typ a umístění jednotky. Doporučením je instalace centrálních rekuperačních jednotek oproti jednotkám lokálním. Pokud tedy zákazník přijme řešení s centrální rekuperační jednotkou, musí se zorientovat v obrovské nabídce dodavatelských firem. Dle našeho názoru musí centrální rekuperační jednotka splňovat těchto několik základních požadavků:
- Malé nároky na prostor
- Více možnosti umístění (svislá či vodorovná montáž)
- Protiproudý výměník
- Možnost ventilace v několika stupních větracího výkonu
- Jednoduchý odvod kondenzátu
- Nízká hlučnost
- Možnost časového programu větrání
Pokud toto bude splněno, bude se jistě lidem, kteří se vydali cestou úspory energií, ve svých objektech dýchat zase o něco lépe.
Regulus byl založen roku 1992 v Praze a od té doby se podařilo vybudovat stabilní ryze českou firmu, která dnes celkem zaměstnává, i ve svých dceřiných společnostech, téměř 180 kvalifikovaných pracovníků. Jedná se o dynamicky se rozvíjející firmu ...
