Nieodłącznym elementem każdego budynku w standardzie energooszczędnym jest wentylacja mechaniczna. Zapewnia ona nie tylko prawidłową wymianę zużytego powietrza w budynku, ale również zapewnia odzysk ciepła z powietrza wywiewanego do nawiewanego. Poprzez takie działanie obniżane są koszty eksploatacyjne budynku, a przede wszystkim poprawia się komfort cieplny w pomieszczeniach. O zaletach rekuperacji często mówi się w odniesieniu do okresu zimowego, co w takim razie dzieje się w okresie letnim? Czy wentylacją mechaniczną możemy również skutecznie schłodzić dom? Na te i inne pytania podpowiadam poniżej.
Główną funkcją wentylacji mechanicznej jest dostarczenie do pomieszczeń świeżego i usuwanie na zewnątrz brudnego powietrza. Wymiana powietrza zachodzi w sercu centrali wentylacyjnej, który stanowi rekuperator. Dzięki niemu możliwe jest odzyskanie do 90 proc. ciepła z usuwanego powietrza. Poprzez ograniczenie takich strat cieplnych, obniżany koszty utrzymania budynku w całkowitym bilansie energetycznym.
Jednak trzeba pamiętać, że mamy cztery pory roku i zachowywanie ciepła nie zawsze jest pożądane. Z taką sytuacją spotykamy się w czasie letnich nocy, gdy wewnątrz domów nadal utrzymuje się ciepło, a na zewnątrz temperatura zaczyna spadać. W takim momencie każdy z domowników z pewnością chciałby otworzyć okno i przewietrzyć pokój – jednak tego typu działanie kłóci się z ideą działania systemu wentylacji mechanicznej, która powinna zapewniać komfort bez otwarcia okien.
Aby nie być skazanym na brak wentylacji w okresie letnim, w centralach wentylacyjnych mogą być zastosowanie rozwiązania – które mogą zapobiec nagrzewaniu się powietrza w okresie letnim przez wymiennik ciepła. Istnieją również dedykowanie do centrali wentylacyjne urządzenia schładzające, które mogą obniżyć temperaturę letniego powietrza nawet o kilka stopni w dół.
Aby wyłączyć odzysk ciepła w okresie letnim i zapobiec tym samym niepotrzebnemu ogrzewaniu się powietrza w okresie letnim, stosuje się obejścia powierza wentylacyjnego zwane by-passem. Działanie by-passu polega na przepływie powietrza przez centralę z pominięciem wymiennika ciepła. Stosuje się go wyłącznie z okresie letnim w celu schłodzenia budynku – gdy temperatura zewnętrzna jest niższa niż wewnątrz budynku.
W takiej sytuacji by-pass otwiera się, powodując przejście powietrza nawiewanego poza wymiennikiem ciepła, co powoduje nawiew chłodniejszego powietrza z zewnątrz. W okresie zimowym by-pass może stanowić zabezpieczenie wymiennika ciepła prze zamarzaniem (szronieniem). W centralach wentylacyjnych w zależności od producenta wyróżniamy dwa typy bypassów:
Największa efektywność i wygodę zapewnia zastosowanie by-passu automatycznego. W takim rozwiązaniu za załączanie by-passu odpowiada wbudowany sterownik centrali. Możemy na nim ustawić żądaną temperaturę pomieszczenia, powyżej której nastąpi wyłączenie odzysku ciepła. By-pass jest wykorzystany głównie w wymiennikach krzyżowych i przeciwprądowych. Pominięcie odzysku ciepła w wymiennikach obrotowych jest realizowane poprzez zatrzymanie rotora.
Zapamiętaj:
By-pass – przepustnica lub inny element w rekuperatorze, służący do ominięcia wymiennika ciepła pozwalający w okresie letnim na wykorzystanie chłodnego powietrza.
Celem wentylacji mechanicznej jest poprawa warunków mieszkania w domach, pozwala usunąć brudne i zużyte powietrze na zewnątrz i dostarczyć czyste, filtrowane do środka pomieszczeń. W okresie letnim nic nie stoi na przeszkodzie, aby otworzyć okna w domu – w takim wypadku wietrzenie spowoduje naturalną wymianę powietrza w budynku. Pytanie, czy centralę wentylacyjną powinniśmy wyłączać przy wietrzeniu? Zasadniczo istnieje takie rozwiązanie za pośrednictwem kontraktora okiennego, który wyłączy centralę w chwili otarcia okna z kontraktorem.
Pamiętajmy, że wentylacja służy również do również do usuwania powietrza zużytego i tu okazuje się, że w pomieszczeniach z których chcemy usuwać zużyte powietrze tych okien często nie ma. Są to najczęściej łazienki, garderoby, spiżarnie lub pomieszczenia techniczne. Dlatego w niektórych centralach wentylacyjnych możemy znaleźć tryb pracy „otwarte okna”. Tryb ten wyłącza wentylator nawiewny w centrali pozostawiając pracujący wentylator wyciągowy. W tak wentylowanym domu centrala zużywa mniej energii, w domu tworzy się podciśnienie a otwarte okna umożliwiają napływ świeżego powietrza z zewnątrz.
Wbudowany w centralę wentylacyjną by-pass może co prawda zmniejszyć intensywność z nagrzewania się budynku w okresie letnim, ale nie zapewni obniżenia temperatury pomieszczeń w trakcie upalnych dni. Dlatego oprócz by-passu wentylację mechaniczną w rekuperatorze możemy wyposażyć w odpowiednie urządzenia do chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. W zależności od zastosowanego wariantu, do chłodzenia pomieszczeń możemy wykorzystać gruntowy wymiennik ciepła, chłodnicę kanałową wodą lub chłodnicę freonową.
Bardzo dobrym uzupełnieniem systemu wentylacji mechanicznej jest gruntowy wymiennik ciepła. W najprostszej postaci jest to rurociąg zakopany w ziemi – którym przedostaje się powietrze wentylacyjne. Mechanizm działania gruntowego wymiennika ciepła opiera się na zdolności gruntu do całorocznej stabilizacji temperatury na określonej głębokości, średnia temperatura gruntu na głębokości ok. 1,5 metra wynosi w przybliżeniu 4°C.
Wprowadzone do wymiennika (np. rurowego) powietrze zewnętrzne ogrzewa się wstępnie zimą zanim trafi ono do centrali wentylacyjnej. Natomiast latem gruntowy wymiennik ciepła spełnia rolę najtańszego klimatyzatora – obniża temperaturę powietrza wprowadzanego do budynku o kilka stopni. Obecnie na rynku możemy wyróżnić wymienniki gruntowe rurowe, płytowe i glikolowe – które różnią się między sobą budową oraz konstrukcją poszczególnych elementów. Wymienniki gruntowe wymagają sporej przestrzeni gruntowej pod realizacje, jeśli nie mamy możliwość jego wykonania – możemy zdecydować się na wybór chłodnicy kanałowej lub freonowej.
Powszechnym rozwiązaniem do chłodzenia powietrza wentylacyjnego jest chłodnica kanałowa, montowana za centralą wentylacyjną na kanale nawiewnym. Taka chłodnica wykonana jest najczęściej z rurek miedzianych oraz lameli aluminiowych, obudowa natomiast jest wytwarzana ze stali ocynkowanej. Urządzenie te fabrycznie są wyposażone w odprowadzenie skroplin. W okresie letnim chłodnica obniża temperaturę powietrza nawiewanego. Następnie za pośrednictwem sieci przewodów nawiewnych powietrze wprowadzane jest do pomieszczeń, obniżając tym samym temperaturę wewnątrz budynku.
Źródłem chłodu dla chłodnicy wodnej jest gruntowa pompa ciepła z możliwością schłodzenia pasywnego albo powietrzna pompa ciepłą z możliwością pracy rewersyjnej. Wówczas w okresie letnim pompa ciepła dostarcza czynnik chłodu do chłodnicy, o temperaturze np. 12°C, ochładzając nawiewane powietrze o kilka stopni w dół.
Alternatywą dla chłodnicy kanałowej są chłodnice glikolowe, zasilane bezpośrednio z gruntowej pompy ciepła. W okresie letnim dolne źródło, czyli grunt nie jest w pełni wykorzystywane – wówczas możemy wykorzystać pompę ciepła i dodać osobny obieg glikolowy do zasilania chłodnicy freonowej. Sterowanie załączeniem pompy może się odbywać najczęściej za pomocą czujnika pogodowego lub kanałowego.
Rzadziej stosowanym rozwiązaniem są kanałowe chłodnice freonowe, które swoją budową bardzo przypominają konwencjonalne chłodnice wodne. Różnica ich sposobie pacy polega na tym, że w chłodnicy występuje wymiennik freonowy, który ochładza przepływające powietrze. Źródłem chłodu dla chłodnic freonowych są powietrzne pompy ciepła – występuje tutaj układ z czynnikiem chłodniczym, najczęściej R410A.Chłodnica połączona z agregatem zewnętrznym od klimatyzatora np. na ścianie budynku. Takie rozwiązanie jest jednak rzadko stosowane w budownictwie mieszkalnym z uwagi na duży koszty inwestycyjny zakupu chłodnicy freonowej, powszechnie tego typu urządzenia wykorzystujemy w obiektach usługowych oraz użyteczności publicznej.
Istnieje możliwość integracji rekuperatora z serii SlimAIR, PremAIR oraz MinistAIR z wodną chłodnico-nagrzewnicą CHDW. Chłodnico-nagrzewnica przeznaczona jest do domowych systemów wentylacyjnych i umożliwia schładzanie powietrza nawiewanego do pomieszczeń w okresie letnim lub dogrzewanie go w okresie zimowym. Doposażona w zawór 3-drogowy oraz siłownik może być zamontowana na kanale nawiewnym i pełnić funkcję chłodnico-nagrzewnicy wtórnej lub na kanale czerpnym gdzie we współpracy z glikolowym gruntowym wymiennikiem ciepła może pełnić funkcję nagrzewnicy wstępnej. To rozwiązanie pozwala na skonfigurowanie systemu rekuperacyjnego z grzaniem lub chłodzeniem w sposób, który idealnie spełnia konkretne potrzeby i oczekiwania użytkownika, zapewniając efektywne i komfortowe rozwiązania wentylacyjne.
Czy wentylacja może zastąpić klimatyzację?
Warto wspomnieć, że wentylacja mechaniczna projektowana jest w taki, aby zapewnić skuteczną wymianę powietrza. Projektując wentylację mechaniczną trzymamy się założeń, aby krotność wymian w budynku utrzymywała się w przedziale 0,6-1,0 w/h. Jeśli dążymy do schłodzenia budynku, musimy nie tylko obniżyć temperaturę powietrza wentylacyjnego, ale również zwiększyć krotność wymian w budynku np. do 2-4 w/h. Niestety każda centrala ma swoje ograniczenia wydajnościowe, dlatego zazwyczaj na najwyższym biegu centrala osiąga maksymalnie tylko 150 % wydatku nominalnego. Wyższy bieg to większy hałas centrali oraz wyższe koszty zużycia energii.
Z drugiej strony, nie możemy chłodzić budynku powietrzem o temperaturze np. 18°C - dla dobra naszego zdrowia powinniśmy utrzymywać różnicę między temperaturą wewnętrzną i zewnętrzną maksymalnie 7°C. Czyli jeżeli na zewnątrz jest 30°C, to komfortowa temperatura nawiewnego powietrza wynosi 23°C. Przy takich założeniach rozsądnie jest stwierdzić, że chłodzenie wentylacją zdaje egzamin w budynkach - które nie są narażone na dużą ekspansję promieniowania słonecznego.
Są to np. budynki parterowe, pozbawione okien dachowych, z zadaszeniami i roletami zewnętrznymi. W przeciwnym przypadku, np. w budynku o maksymalnie przeszklonej elewacji południowej - aby uzyskać komfort temperaturowy w lecie, konieczne jest zamontowanie dodatkowej instalacji klimatyzacji.
Aby zapewnić odpowiednią pracę systemu wentylacyjnego oraz prawidłowe schłodzenie budynku w okresie letnim, dla budynków o dużej liczbie przeszkleń warto rozważyć zaprojektowanie odrębnej wentylacji i klimatyzacji budynku. System klimatyzacji może zostać zaprojekowany w rozwiązaniu split, multisplit. Czyli przy wykorzystaniu jednego, głównego klimatyzatora (split) np. w pomieszczeniu reprezentatywnym albo z wykorzystaniem kilku mniejszych jednostek w pomieszczeniach np. pokoje na poddaszu (multisplit).
Powszechne stosuje się klimatyzatory ścienne, jednak dużą popularnością cieszą się klimatyzatory kanałowe, które za pomocą rozdzielacza i przewodów izolowanych mogą dostarczać schłodzone powietrze do pomieszczeń. Co więcej, w okresie zimowym urządzenia o odpowiedniej mocy mogą stanowić główne źródło ciepła.
Dylematy nad prawidłowym zaprojektowaniem systemu wentylacji oraz sposób chłodzenia budynku – warto powierzyć projektantowi branży sanitarnej. Zrobi on nie tylko prawidłowy bilans powietrza wentylacyjnego, rozmieści anemostaty nawiewne i wywiewne oraz dobierze centralę wentylacyjną – również zaproponuje odpowiedni system chłodzenia pomieszczeń.
Autor:
mgr inż. Damian Czernik
Chcesz się dowiedzieć więcej? Przeczytaj inne artykuły na temat rekuperacji:
Potrzebujesz Wykonawcy instalacji rekuperacji? – napisz na handlowy@alnor.com.pl wraz z informacją o województwie lub miejscowości w której jest budowany dom. Polecimy Ci naszych zaufanych Instalatorów.