Prečo je rekuperácia tepla dôležitá?
Našou logickou snahou je zabezpečiť si doma komfortné prostredie – aby nám nebolo príliš teplo ani zima a aby nás neobťažoval prievan, hluk či zápach. Samozrejme, komfortné prostredie by zároveň malo byť aj zdravé. To všetko dokáže zabezpečiť práve nútené vetranie s rekuperáciou tepla.
Ideálne je, ak z interiéru vylúčime všetky zdroje škodlivín – od cigaretového dymu, cez ozón, ktorých zdrojom sú leštidlá či osviežovače vzduchu, až po látky, ktoré sa uvoľňujú z nábytku a zo stavebných konštrukcií.
Lenže aj my sami sme zdrojom škodlivého CO2 (obsahuje ho vzduch, ktorý vydychujeme). Preto je úplne jasný aspoň jeden dôvod, pre ktorý sa ideálny stav nedá dosiahnuť. Jedinou cestou, ako si doma zabezpečíte zdravú vnútornú mikroklímu, je odvádzanie znečisteného vzduchu a privádzanie čistého. Jednoducho – musíte vetrať. Hoci sa cena tepla neustále zvyšuje, vaša snaha o šetrenie by rozhodne nemala byť na úkor vetrania.
Existuje veľa typov vetracích systémov, ktoré zabezpečia dostatočný prívod čerstvého vzduchu a odvod škodlivín. Rekuperácia tepla je pritom účinný spôsob, ako mať doma zdravé prostredie, a pritom nezruinovať rodinný rozpočet.
Vetrať prirodzene alebo nútene?
V zásade máte na výber z dvoch možností – vetrať prirodzene (otváraním okien a netesnosťami v obvodovom plášti budovy) alebo využiť ventilátor, čím dosiahnete nútené vetranie. Obidva systémy majú svoje výhody aj nevýhody, univerzálne odporúčanie neexistuje. Vždy je potrebné zhodnotiť konkrétnu situáciu a podľa toho sa rozhodnúť, ktorý systém bude vhodnejší. Prípadne môžete zvoliť hybridné vetranie, ktoré kombinuje prvky prirodzeného aj núteného.
Pri rozhodovaní zvážte viacero faktorov – napríklad dispozíciu bytu alebo domu, jeho orientáciu na svetové strany či požiadavky obyvateľov na komfort. Dôležitá je tiež kvalita vonkajšieho prostredia. Ak dom stojí pri frekventovanej ceste, môže znečistený vonkajší vzduch a neúnosný hluk priamo vylučovať možnosť prirodzeného vetrania. Pre prašnosť a hluk nemôžu obyvatelia takýchto domov cez deň takmer otvoriť okná. Zrejmé sú aj negatívne účinky vonkajšieho prostredia na ich zdravie.
Kombinované systémy vetrania
Väčšina slov, ktoré sa v rôznych jazykoch používajú pre vetranie, vychádza z latinského „ventilare“, čo možno preložiť ako „vystaviť účinku vetra“. Môžete teda vidieť, že prirodzené vetranie je tradičný spôsob a už len z tohto dôvodu ho väčšina ľudí uprednostňuje. Bez otvorených okien si svoj domov ani nevieme predstaviť.
Zároveň si však dnes nevieme predstaviť ani kuchyňu bez účinného digestora, ktorý odvádza znečistený vzduch von z bytu. Aj ten je vlastne príkladom lokálneho núteného vetrania. V mnohých obytných domoch sa teda kombinujú oba systémy vetrania – vzduch vstupuje do domu otvorenými oknami a netesnosťami v obvodovom plášti (infiltráciou), jeho odvádzanie zabezpečujú podľa momentálnej potreby ventilátory v kuchyni a v hygienickom zázemí bytu (v kúpeľni a na WC).
Keď okná nestačia, nastupuje nútené vetranie
Dnes u nás pribúdajú domy, kde tradičný a prirodzený systém vetrania prestáva vyhovovať. Ruka v ruke so snahou znížiť tepelné straty ide totiž aj zlepšovanie tesnosti budov. V nových alebo zrekonštruovaných, zateplených a dobre utesnených domoch sa teda infiltrácia vzduchu eliminuje takmer na nulu.
Nárazové vetranie oknami vyžaduje od obyvateľov bytu dôslednosť a systematickosť, ktorú v praxi málokto dodržuje. V teplejších obdobiach roka nepredstavujú dokorán otvorené okná problém. V zime však často preváži potreba tepelného komfortu a kvalita vzduchu ide bokom.
Prirodzené vetranie nám v tomto smere ponúka iba obmedzené možnosti. Naplno otvorené okná pociťujeme v chladnom období roka ako nepríjemné. Naopak, trvalo pootvorené okná výrazne zvyšujú spotrebu energie na vykurovanie. Navyše, ak nemáme k dispozícii špeciálne vetracie otvory a okná nie sú vybavené vetracími štrbinami na regulovaný prívod vzduchu, je ťažké udržiavať vhodné pootvorenie. Rôzne komplikácie a nepohodlie tak obvykle vedú k tomu, že vetráme nedostatočne.
Vedeli ste?
Význam vetrania je nielen v odvode škodlivín, ale aj v privádzaní čerstvého vonkajšieho vzduchu. Ten potrebujeme na dýchanie aj na bezpečnú prevádzku spaľovacích zariadení (plynových kotlov, ohrievačov vody a pod.). Ak sa stretne niekoľko nepriaznivých faktorov – nedostatočný prívod vzduchu a zároveň zapnutý odvod splodín – palivo sa nespaľuje dokonale. Vznikajúci oxid uhoľnatý môže spôsobiť aj smrteľnú otravu. Jednoduchú ochranu v takýchto prípadoch zabezpečí napríklad snímač na meranie oxidu uhoľnatého s alarmom, ktorý upozorní na nebezpečenstvo.
Ako funguje rekuperácia tepla?
Nútené vetranie s rekuperáciou tepla je pre užívateľov omnoho komfortnejšie. Čerstvý vzduch sa trvalo privádza do pobytových miestností (spálňa, obývačka a detská izba) v požadovanom množstve. Odvádza sa z miest blízko zdrojov znečistenia – z kuchyne a WC. Cieľom je dosiahnuť optimálny pohyb vzduchu v byte a zároveň neznehodnocovať vzduch v ostatných miestnostiach.
Prívod vonkajšieho vzduchu sa v zime vždy spája s istými nákladmi na jeho ohrev. Pri prirodzenom vetraní sa vzduch ohrieva vykurovacím systémom. Predstavuje tak jednu z významných tepelných strát domu – tzv. stratu vetraním.
Ak sa privádza aspoň minimálne množstvo vzduchu potrebné z hygienického hľadiska, ide o nemalú spotrebu energie. Vzduch totiž treba ohriať z vonkajšej teploty na teplotu v miestnosti (čiže bežne o viac ako 20 °C). Neskôr sa teplý a znečistený vzduch z miestností odvedie buď oknami a netesnosťami, alebo ventiláciou v kuchyni či kúpeľni. Teplo, ktoré sme vzduchu dodali, tak bez ďalšieho využitia opúšťa náš dom. Ako sa hovorí – kúrime pánubohu do okien.
Ak je v dome nainštalované celkové nútené vetranie, časť tepla z odpadového vzduchu sa dá získať naspäť. Pretože systém zabezpečuje nielen odvod, ale aj riadený prívod vzduchu, možno cielene viesť privádzaný vzduch blízko odvádzanému, aby si navzájom odovzdali teplo. Hovoríme o spätnom získavaní tepla (SZT), ktoré sa dnes často všeobecne nazýva rekuperácia tepla. (Poznámka autorky: Ak by sme sa držali presnej terminológie, rekuperácia je len jedným z niekoľkých spôsobov spätného získavania tepla – systém, keď sa teplo prenáša cez stenu výmenníka.)
Mýty a povery o rekuperácii tepla
Pojem nútené vetranie si ešte stále mnohí spájame s niektorými mýtmi, ktoré často vychádzajú zo zlej skúsenosti ľudí s klimatizáciou v kanceláriách alebo iných nebytových budovách. Pokiaľ vám však systém dobre navrhnú, nainštalujú a sprevádzkujú, dokáže zabezpečiť veľmi kvalitné vnútorné prostredie.
- Nie je napríklad pravda, že pri nútenom vetraní sa nesmú otvárať okná. Otvorené okná môžu znížiť efektivitu vetrania a v zime zvýšiť spotrebu energie, rozhodne však nie sú pri nútenom vetraní vylúčené alebo zakázané. Pravda je, že nie sú potrebné z hygienického hľadiska, ale ak je vám to príjemné, pokojne si ich môžete otvoriť.
- Pravidelná údržba rieši aj problém s čistotou privádzaného vzduchu – výmena filtrov , vyčistenie rozvodov a ďalších komponentov zabezpečí vysokú kvalitu privádzaného vzduchu, ktorý má v porovnaní s vonkajším nižšiu prašnosť aj obsah alergénov (mikroorganizmov a peľov).
- Správne navrhnutý vetrací systém nezaťažuje ani hlukom – tlmičmi, vhodnými koncovými prvkami a dimenzovaním systému sa dá zabezpečiť nehlučná prevádzka bez prievanu.
Spätné získavanie tepla a rekuperácia
Zjednodušene povedané, spätné získavanie tepla je využitie energie obsiahnutej vo vzduchu, ktorý sa odvádza z budovy. Zväčša ide o opätovné získavanie citeľného tepla (zmena teploty vzduchu), niektoré zariadenia však umožňujú aj prenos vlhkosti, to znamená tepla viazaného. Zariadenia, ktorá prenášajú citeľné aj viazané teplo, sa nazývajú entalpické výmenníky.
V praxi sa často pre výmenníky SZT používajú nesprávne alebo zjednodušené názvy, ako sú šetriče, regenerátory či rekuperátory. Podľa odbornej terminológie sa zariadenia na SZT delia na:
- systémy rekuperačné, kde sa teplo odovzdáva medzi privádzaným a odvádzaným vzduchom priamo cez stenu výmenníka;
- systémy regeneračné, v ktorých sa teplo z odvádzaného vzduchu odovzdá do akumulačnej látky a z tej sa potom uvoľňuje do privádzaného vzduchu;
- systémy s pomocnou tekutinou, medzi ktoré patria napríklad systémy s obehom chladiva a kompresorom, teda momentálne populárne tepelné čerpadlá.
V každom z týchto systémov pritom existuje viacero typov výmenníkov, ktorých konštrukcia vždy vychádza zo snahy o maximálny prestup tepla medzi odvádzaným a privádzaným vzduchom. Podľa smeru prúdenia vzduchu sa výmenníky delia na krížové (prúdy vzduchu sa navzájom krížia) a protiprúdové (prúdy idú súbežne proti sebe).
* článok pokračuje pod formulárom *
Pri vetraní bytov a rodinných domov sa väčšinou používajú rekuperačné výmenníky tepla. Najčastejší je krížový lamelový konštrukčný systém, kde sú oba prúdy vzduchu rozdelené do úzkych kanálikov medzi lamelami z tenkého plechu alebo plastu, cez ktoré si odovzdávajú teplo.
Klady a zápory núteného vetrania s rekuperáciou tepla
PLUSY
+ trvalý prívod požadovaného množstva čerstvého vzduchu
+ úspora energie a zníženie nákladov na ohrev vetracieho vzduchu o 80 až 90 %
+ zníženie prenosu prachu, alergénov a hluku z vonkajšieho do vnútorného prostredia
+ dostatočné vetranie aj v zimnom období bez nepríjemného prievanu
MÍNUSY
– vyššie obstarávacie náklady
– vyššie nároky na priestor (umiestnenie rekuperačnej jednotky, rozvodov vzduchu a vyústení)
– údržba (vzduchové filtre treba pravidelne meniť, rozvody vzduchu aj jednotlivé časti systému sa musia udržiavať čisté)
Účinnosť rekuperácie tepla
Prestup tepla je zložitý dej, ktorý ovplyvňuje veľa parametrov. Všeobecne možno povedať, že množstvo tepla, ktoré odovzdá odpadový vzduch privádzanému, závisí od veľkosti plochy, ktorá obidva prúdy vzduchu oddeľuje, a od rýchlosti ich prúdenia výmenníkom. Táto rýchlosť nesmie byť príliš vysoká, aby mal vzduch vo výmenníku dostatok času na odovzdanie energie. Nesmie však byť ani príliš nízka, pretože od nej priamo závisí súčiniteľ prechodu tepla. To znamená, že účinnosť rekuperačného výmenníka sa dá výrazne ovplyvniť jeho nadimenzovaním a prevádzkou. Zjednodušene povedané, ak sa na malý prietok vzduchu nainštaluje veľký výmenník, účinnosť rekuperácie rastie a naopak.
Množstvo vzduchu
Vplyv na účinnosť má aj pomer množstva privádzaného a odvádzaného vzduchu – ak odvádzame viac vzduchu ako privádzame, účinnosť rekuperácie rastie.
Vlhkosť vzduchu
Ovplyvňuje ju tiež vlhkosť odvádzaného vzduchu – čím je vyššia, tým pravdepodobnejšie je, že v ňom obsiahnutá vodná para skondenzuje. Pri kondenzácii vlhkosti z odvádzaného vzduchu sa privádzanému vzduchu odovzdá aj viazané výparné teplo (latentné teplo) a zvyšuje sa tiež súčiniteľ prestupu tepla na stene výmenníka.
Maximálna účinnosť
Ak spojíte všetky priaznivé faktory, môžete dosiahnuť tzv. maximálnu účinnosť výmenníka, ktorú niekedy výrobcovia uvádzajú vo firemných prospektoch. Takúto účinnosť však dokážete zabezpečiť iba za mimoriadne priaznivých podmienok (vysoká vlhkosť odvádzaného vzduchu, viac odvádzaného ako privádzaného vzduchu, malý prietok vzduchu výmenníkom), a nie pri bežnej prevádzke.
Teplotná účinnosť
Teplotná účinnosť doskových výmenníkov s kolmým krížením prúdov, ktoré sa bežne používajú pri vetraní bytov býva 40 až 80 %, existujú však aj typy s čiastočne protiprúdovým vedením vzduchu, ktoré majú účinnosť až 95 %. Najlepšie výmenníky popredných svetových výrobcov túto hodnotu dosahujú dokonca pri bežnej prevádzke a ich maximálna účinnosť sa blíži k 99 %.
Otázka návratnosti
Všeobecne výrobcovia pri nútenom vetraní s rekuperáciou uvádzajú návratnosť okolo 6 rokov, podľa individuálnych podmienok sa však môže pohybovať v rozmedzí približne od 4 do 10 rokov. Pri presnom výpočte je potrebné porovnať konkrétnu ročnú úsporu energie na vykurovanie (zníženú o energiu, ktorú spotrebovalo zariadenie SZT) s konkrétnymi investičnými nákladmi.
Alternatíva núteného vetrania s rekuperáciou
V chladnom období si môžete predhrievanie privádzaného vzduchu zabezpečiť aj iným spôsobom než len spätným získavaním, resp. rekuperáciou tepla. Alternatívu predstavuje zemný výmenník, čiže vzduchový zemný kolektor. Jeho princíp je jednoduchý: vonkajší vzduch sa privádza potrubím uloženým v zemi, cez ktoré dochádza k výmene tepla medzi vzduchom a okolitou zeminou. V zime sa vzduch od okolitej zeminy ohrieva, v lete zasa ochladzuje.
Zemný výmenník pritom využíva skutočnosť, že teplota pôdy je v hĺbke asi 2 m v zime aj v lete konštantná (približne 10 °C). Pri jeho návrhu a prevádzke však treba dodržať určité pravidlá: priemer potrubia aj rýchlosť prúdenia musia byť optimálne z hľadiska prenosu tepla aj tlakovej straty. Musíte zabezpečiť odvod kondenzátu, potrubie musí byť absolútne vodotesné, vzduchotesné a odolné proti vonkajším vplyvom (prerastanie koreňmi, vlhkosť, spodná voda) aj proti prenikaniu radónu.
Prečo sú výmenníky komplikovanejšie než rekuperácia tepla?
Tiež je dôležité, aby sa systém dal preplachovať pod vysokým tlakom. Zlý odvod kondenzátu môže viesť ku vzniku kaluží, v ktorých sa voda rozkladá. Spolu s privádzaným vzduchom by sa potom vetracím systémom rozvádzal po dome aj zápach a baktérie. Umiestnenie potrubia pod povrchom zeme sťažuje kontrolu aj udržiavanie v čistote, preto musí byť vyrobené z materiálov, ktoré sú určené na tento účel a vyhovujú náročným podmienkam takejto prevádzky. Bežné kanalizačné potrubia, ktoré sa na vybudovanie zemných výmenníkov niekedy používajú, sú teda nevhodné.
Štúdie vo svete ukazujú, že pri správnom návrhu, inštalácii a prevádzke zemné výmenníky tepla nepredstavujú pre obyvateľov domu zdravotné riziko. Vo vzduchu v zemnom výmenníku sa len zriedkavo zistila vyššia koncentrácia choroboplodných zárodkov. Vďaka filtrom nainštalovaným na výstupe z výmenníkov obsahoval privádzaný vzduch dokonca výrazne menej baktérií a spór plesní než vonkajší.
Ale keďže je inštalácia a prevádzka zemného výmenníka pomerne náročná, jeho využívanie dnes odborníci hodnotia ako diskutabilné, a to nielen z hľadiska hygieny, ale aj ekonomickej návratnosti.
Rekuperácia tepla pomáha regulovať vlhkosť
Všeobecne sa odporúča udržiavať v obytnom interiéri relatívnu vlhkosť vzduchu medzi 30 až 70 %. Je všeobecne známe, že nadmerná vlhkosť môže viesť ku vzniku plesní a vytvárať tak veľmi nezdravé prostredie. Plesniam sa pritom darí najmä na studených plochách, na ktorých kondenzuje vodná para obsiahnutá vo vzduchu.
Problémy s vlhkosťou však môžu vzniknúť aj v dobre zateplených domoch. Hoci tepelná izolácia vylúči vznik chladných miest na vnútorných povrchoch, v dobre utesnených budovách nie je výnimkou takmer nulová výmena vzduchu. A keďže pri bežnej prevádzke sa v domácnosti so štyrmi osobami vyprodukuje až 10 litrov vlhkosti za deň, je zjavné, že bez jej odvádzania musí dochádzať k problémom. Teoreticky pomôže pravidelné vetranie, a možno aj výmena nekvalitných okien, na ktorých voda kondenzovala, spoľahlivým riešením však býva inštalácia núteného vetrania s rekuperáciou tepla.
Zvlhčovať suchý vzduch?
Opačný problém, a to príliš nízka vlhkosť vzduchu v interiéri, môže nastať v mrazivých zimných dňoch. Vtedy systém núteného vetrania privádza do domu väčšie množstvo suchého vonkajšieho vzduchu. Vzduchotechnická jednotka sa síce môže doplniť o zvlhčovanie, to však prináša aj riziko hygienických problémov, napríklad výskyt baktérií typu Legionella pneumophylis. Preto sú zároveň potrebné opatrenia, ktoré tomu zabránia.
Na zvlhčenie privádzaného vzduchu možno využiť špeciálne entalpické výmenníky tepla, ktoré sú však pomerne drahé. Jednoduchším riešením je cirkulácia vzduchu, pri ktorej sa do čistého privádzaného vzduchu primiešava vzduch odvádzaný, ktorý obsahuje viac vlhkosti. Keďže aj toto riešenie odborníci kritizujú z hygienických dôvodov, dávajú majitelia domov niekedy prednosť nižšej intenzite vetrania. Vtedy sa vyššia vlhkosť udržiava bežným chodom domácnosti (zalievaním kvetov, sušením bielizne, varením a pod.).
V tejto súvislosti treba spomenúť, že na rozdiel od zrejmých negatívnych vplyvov nadmernej vlhkosti, v prípade príliš suchého vzduchu výsledky štúdií také jednoznačné nie sú. Ukazuje sa, že ľudia oveľa intenzívnejšie vnímajú zlú kvalitu vzduchu spôsobenú nedostatočným vetraním než suchý vzduch. Nepríjemné subjektívne pocity sa neprejavili dokonca ani pri 10% relatívnej vlhkosti, pokiaľ sa zachoval dostatočný prívod vonkajšieho vzduchu.
Podobné články
Tvar a dizajn domu sú dôležité pre budúce úspory
Dom priateľský k majiteľom
Šetrenie energie v domácnosti vďaka tehle (+20 ďalších tipov)
Pasívny dom na samote pri lese
Výber pozemku na nízkoenergetický dom
Zatepľovať? Vedie to niekam?
Materiál na výstavbu nízkoenergetického domu
Pred stavbou nízkoenergetického domu z tehly
Môj domVyzerá ako tradičný vidiecky dom, ale nie je jedným z nich. Atypický bungalov na kraji lesa postavili za týždeň
Môj domS lokalitou boli nové plány, a tak stará chata musela ísť preč. Toto majiteľ domu vymyslel, aby si pripomenul nostalgiu z detstva
ASB.skVďaka energetickým spoločenstvám ľudia ušetria za energie. Tento koncept je u nás však málo známy