Projekt rekuperacji – co warto o nim wiedzieć?

Jaką rolę spełnia rekuperacja?

Rekuperacja to obecnie najnowocześniejszy i najbardziej zaawansowany sposób wentylacji budynków. Coraz częściej zastępuje ona wentylację grawitacyjną, która nie sprawdza się w ciepłych, nowoczesnych i energooszczędnych domach. Posiada ona również wiele wad, w tym m.in. duże straty ciepła zimą, bardzo niską wydajność wentylacji latem, czy też brak kontroli nad procesem wymiany powietrza i filtracji powietrza nawiewanego.

Natomiast rekuperacja opiera się na ruchu powietrza wytwarzanym przez urządzenie zwane rekuperatorem, który jest centralą wentylacji mechanicznej. Umożliwia ona kontrolowanie ruchu powietrza nawiewanego i usuwanego z budynku, a także odzyskiwanie ciepła, z nagrzanego już, ale brudnego (nasyconego dwutlenkiem węgla i wilgocią) powietrza. Do podstawowych korzyści z posiadania rekuperacji zalicza się m.in.

• stałą wymianę zużytego powietrze na świeże, bez żadnych strat energii, nawet zimą;
• oszczędność na rachunkach za ogrzewanie (przy użyciu wentylacji mechanicznej są one niższe o około 50 proc. w porównaniu do wentylacji grawitacyjnej). Należy pamiętać, że inwestycja w rekuperację zwraca się w ciągu kilku lat, zwłaszcza jeśli połączy się ją z pompą ciepła;
• skuteczną ochronę przed różnego rodzaju zanieczyszczeniami (takimi jak: kurz, pyłki, alergeny, a nawet smog);
• możliwość kontrolowania ilości dostarczanego świeżego powietrza, albowiem system rekuperacji wymienia dokładnie tyle powietrza w domu, ile chce użytkownik;
• wyższy komfort życia, który wynika chociażby z braku nieprzyjemnych zapachów, zanieczyszczeń, a także obniżenia wilgoci w powietrzu (brak grzybów i pleśni). Zapomnieć można również o przeciągach (nie ma już potrzeby intensywnego przewietrzania);
• możliwość montażu do rekuperacji gruntowego wymiennika ciepła (GWC), który dostarcza do rekuperatora powietrze po wstępnej obróbce (latem chłodniejsze, a zimą cieplejsze od powietrza zewnętrznego);
• uniknięcie syndromu chorego budynku (z ang. sick building syndrome, w skrócie SBS), którego przyczyną jest zbyt mała ilość świeżego powietrza w pomieszczeniu i jego zła jakość.

Zasada działania rekuperacji i jej elementy

Liczne zalety i coraz bardziej restrykcyjne wymagania dotyczące zmniejszenia zapotrzebowania budynków na energię grzewczą (w tym tzw. WT 2021), mają duży wpływ na zyskiwanie na popularności, takich nowoczesnych rozwiązań, jak właśnie rekuperacja. Obecnie wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła jest już standardem w budynkach pasywnych i energooszczędnych, coraz częściej na jej montaż decydują się także właściciele domów modernizowanych. Przy czym należy pamiętać o tym, że prawidłowo dobrana, zaprojektowana i wykonana wentylacja jest tak samo ważna jak m.in. efektywna izolacja termiczna przegród, czy wydajny energetycznie system grzewczy.

Zanim skupimy się na samym projekcie rekuperacji, dobrze przypomnieć sobie jednak o tym, jaka jest zasada jej działania. Otóż, polega ona na usunięciu z pomieszczeń zużytego już powietrza i dostarczaniu świeżego, przy jednoczesnym odzysku ciepła. W miesiącach, gdy w budynku załącza się system grzewczy, zaciągane z zewnątrz chłodniejsze powietrze jest ogrzewane od powietrza wyciąganego z pomieszczeń (stąd odzysk ciepła z wentylacji i oszczędności na ogrzewaniu). Przebiega to w następujący sposób:

• świeże, zimne powietrze pobierane jest z zewnątrz budynku przez czerpnię i dostarczane kanałami wentylacyjnymi do centrali wentylacyjnej z wymiennikiem ciepła;
• w tym samym czasie (rekuperator wyciąga powietrze w dwóch kierunkach jednocześnie) zaciągane jest również przez anemostaty ciepłe, ale zużyte i wilgotne powietrze, z pomieszczeń sanitarnych i pomocniczych domu (takich jak: kuchnia, łazienka, toalety, garderoby, spiżarnia i pomieszczenia gospodarcze), które także kanałami wentylacyjnymi trafia do rekuperatora;
• obydwa te strumienie (świeże i zimne z zewnątrz oraz brudne i ciepłe z wewnątrz budynku), spotykają się ze sobą w rekuperatorze. Jednak co istotne, nie mieszają się ze sobą, gdyż każde płynie w centrali odrębnym kanalikiem;
• zużyte powietrze przechodzi przez wymiennik ciepła i zostawia w nim swoje ciepło, a po tym wyrzucane jest przez wyrzutnię na zewnątrz budynku;
• natomiast czyste powietrze, nawiewane z zewnątrz przechodzi przez znajdujące się w rekuperatorze filtry, które wyłapują zanieczyszczenia. Następnie powietrze dociera do wymiennika ciepła, gdzie zimą pobiera to ciepło z powrotem (latem jest ono natomiast schładzane) i jest nawiewane przez sieć przewodów nawiewnych do pomieszczeń użytkowych (salonu, sypialni, pokoju dziennego i gabinetu). Przepływ powietrza w instalacji jest wymuszany przez wentylatory centrali wentylacyjnej, a ilość powietrza nawiewanego i wywiewanego jest jednakowa.

Źródło: waskom.pl

Jak widać na powyższej ilustracji – rozkład punktów nawiewnych i wywiewnych jest ściśle ustalony. Świeże powietrze płynie ze strefy „czystej” (sypialni, pokoi dziennych i gabinetu) do „brudnej” (WC, łazienka, kuchnia), nigdy odwrotnie. Zasadę tą określają również przepisy prawne. Bardzo ważna jest także lokalizacja anemostatu względem drzwi danego pomieszczenia i okien.

Podstawowe elementy wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła

Sercem systemu rekuperacji jest centrala wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, która potocznie nazywana jest rekuperatorem. Składa się ona z następujących elementów:

• wymiennika ciepła, dzięki któremu spełnia on swoją funkcję, jaką jest odzysk ciepła z powietrza wywiewanego (większość urządzeń na rynku ma wymiennik krzyżowy przeciwprądowy);
• wentylatorów (wywiewnego i nawiewnego), sterowanych automatycznie, dzięki którym możliwy jest stały przepływ powietrza. Sterowniki regulują obroty wentylatorów, a także temperaturę powietrza, dzięki czujnikom mierzącym siłę ciągu powietrza. To od nich zależy jak głośno będzie działał i jak długo będzie nam służył rekuperator. Ze względu na sposób zasilania wyróżnia się dwa typy wentylatorów – zmiennoprądowe i stałoprądowe. W domach jednorodzinnych zaleca się stosowanie centrali wentylacyjnych z silnikami stałoprądowymi, dzięki którym można dopasować wydajności systemu do aktualnych potrzeb użytkownika i przy tym znacznie obniżyć koszty jego użytkowania;
• obudowy, która jest odpowiedzialna za komfort i wygodę obsługi rekuperatora;
• filtrów, znajdujących się przy otworach: nawiewnym i wywiewnym. Nie tylko zapobiegają one przedostawaniu się wszelkiej maści zanieczyszczeń do środka rekuperatora, ale i chronią wymiennik ciepła przed zabrudzeniem i zwiększają jego żywotność;
• czujników wilgotności i dwutlenku węgla, które mogą stanowić dodatkowe wyposażenie rekuperatora;
• opcjonalnie jonizatora powietrza, którego funkcja sprowadza się do wytwarzania aktywnych, długotrwałych cząstek, które rozprzestrzeniając się w nawiewanym do pomieszczeń powietrzu, oczyszczają je z bakterii, wirusów, alergenów, lotnych związków organicznych i innych szkodliwych dla zdrowia zanieczyszczeń.

Natomiast cały system rekuperacji to nie tylko rekuperator, ale i takie jego podstawowe elementy, jak:

• przewody wentylacyjne (czyli system dystrybucji powietrza);
• podstawowe sterowanie;
• elementy nawiewne i wywiewne (anemostaty, kratki, zawory itd.);
• czerpnie i wyrzutnie;
• tłumiki hałasu.

Dodatkowe elementy systemu rekuperacji elementy wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła

Natomiast w skład wyposażenia dodatkowego wspomagające pracę rekuperatora, wchodzić mogą takie urządzenia jak:

• gruntowy wymiennik ciepła (GWC), którego zadaniem jest zwiększenie efektywności energetycznej systemu rekuperacji (wstępnie podgrzewa on lub schładza powietrze, zanim trafi ono do rekuperatora). Dostępne na rynku rozwiązania GWC różnią się od siebie budową. Powietrzne wymienniki gruntowe dzielą się na przeponowe (wymiennik powietrzny rurowy) i bezprzeponowe (wymiennik powietrzny żwirowy i wymiennik powietrzny płytowy);
• nagrzewnice wtórne powietrza (wodne lub elektryczne), zadaniem których jest pokrycie strat wentylacyjnych poprzez podgrzanie nawiewanego powietrza do temperatury zbliżonej do temperatury wewnętrznej. Najczęściej instalowane są one w przewodzie nawiewnym (poza centralą);
• chłodnice, które są elementami wspomagającymi wentylację mechaniczną, służącymi do schładzania powietrza wentylacyjnego (dodatkowe chłodnice powietrza instalowane są najczęściej w przewodzie nawiewnym (poza centralą);
• pompy ciepła (pompy ciepła powietrzne i pompy ciepła gruntowe), które pełnią te same funkcje co wymienione wcześniej elementy grzewcze lub chłodzące, jednak już przy dużo wyższej efektywności. Połączenie rekuperacji z pompą ciepła, która odpowiedzialna jest za wytwarzanie taniego i ekologicznego ciepła lub opcjonalnie chłodu, daje optymalny system grzewczo-klimatyzacyjny budynku.

Dobry projekt rekuperacji to podstawa

Aby rekuperacja spełniała założone funkcje, a więc stanowiła efektywny i oszczędny sposób na świeże powietrze o każdej porze roku, musi być dopasowana zarówno do potrzeb mieszkańców, jak i samego budynku. Żeby to osiągnąć, montaż systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła zawsze powinien być poprzedzony dokładnym projektem, przygotowanym indywidualnie dla konkretnego domu. Albowiem tylko ten odpowiednio dobrany, pozwoli na zachowanie idealnych parametrów, zarówno pod względem ilości wymienianego powietrza w budynku, głośności całej instalacji, jak i doboru elementów, które pomogą spełnić te wymagania. Projekt rekuperacji to dokumentacja, która powinna składa się z dwóch części:

• pierwsza z nich obejmuje część opisową. Znajdują się w niej informacje dotyczące tego, jak ma wyglądać instalacja oraz jakie urządzenia zostaną w niej zastosowane. Podane są również wiadomości odnośnie tego przy jakich określonych warunkach i założeniach projekt jest tworzony (założenia projektu dostosowane są do konkretnego budynku i wymagań klienta);
• druga z nich to rysunki. W tej części zobrazowana jest każda kondygnacja budynku. Zwykle są to po dwa lub trzy rysunki przedstawiające rzuty poziome tej kondygnacji, na której naniesiona jest instalacja wentylacyjna (jej średnice, przebieg, odległości, lokalizacja rekuperatora itd.).

Źródło: alnor.com.pl

Projekt rekuperacji – co powinien zawierać?

Co powinien zawierać dobry projekt rekuperacji? Otóż koniecznie muszą się w nim znaleźć, takie elementy, jak:

• obliczenie bilansu powietrza w budynku – musi być ono przeprowadzone prawidłowo i zgodnie z polskimi normami, tak aby dobór ilości powietrza zapewniał komfort powietrzny w budynku (z uwzględnieniem przeznaczenia poszczególnych pomieszczeń, jak i indywidualnych preferencji osób przebywających w domu oraz natężenia wizyt gości). Wydatki obu strumieni powietrza (nawiewanego i wyciąganego) powinny być równe, albowiem tylko wtedy instalacja osiąga maksymalną efektywność odzysku ciepła. W sytuacji, gdy wydatek ten będzie zbyt duży, to wówczas spowoduje to zbytnie wysuszenie pomieszczeń w sezonie grzewczym, a to z kolei generować będzie wyższe zużycie prądu do napędu wentylatorów. Natomiast zbyt mały wydatek, spowoduje brak dostatecznej wentylacji, a to uwidaczniać będzie się zbyt wysoką wilgotnością w pomieszczeniach lub dużą koncentracją zanieczyszczeń. Ogólne wytyczne mówią, że w ciągu godziny należy wymienić tyle powietrza w pomieszczeniu mieszkalnym, ile wynosi jego kubatura (jego minimalna ilość w nim na jednego użytkownika wynosi 30 m3/h). W przypadku pomieszczeń „brudnych” minimalna wymiana dla nich wynosi: 15 m3/h w spiżarni, 30 m3/h w toalecie, 50 m3/h w łazience. Natomiast w kuchni z kuchenką elektryczną jest to 50 m3/h, a z kuchenką gazową – 70 m3/h;
• sposób prowadzenia kanałów wentylacyjnych (niezależnie od tego, czy będą to tradycyjne kanały stalowe, czy nowoczesne przewody polietylenowe). Pozwala to nie tylko uniknąć ich krzyżowania (ma to duże znaczenie przy prowadzeniu ich w stropie, wylewce lub pod zabudową sufitu podwieszanego), ale i zmniejsza ryzyko kolizji z innymi instalacjami. W miarę możliwości, przewody wentylacyjne powinny być poprowadzone przez pomieszczenia ogrzewane lub izolowane (ważne, aby temperatura w nich różniła się od temperatury powietrza przesyłanego o nie więcej niż o 12°C), w innym wypadku bowiem, będzie dochodzić do strat temperatury;
• optymalne średnice kanałów wentylacyjnych, które pozwolą na prawidłowy przepływ powietrza (zweryfikowany przy pomiarach po wykonaniu instalacji) w zaprojektowanej wartości. Kanały nie mogą być ani niedowymiarowane, ani przewymiarowane;
• odpowiednio dobrany rekuperator wraz z jego parametrami. Musi on posiadać właściwą moc określaną jako wydajność (podana w m3/h) przy określonym sprężu (podanym w Pa). Niedowymiarowane urządzenie nie będzie spełniać swojej funkcji, np. przy zbyt małej wydajności, najdalej oddalone od centrali zawory wentylacyjne będą miały za mały lub zerowy przepływ powietrza;
• oznaczenie pomieszczenia, w którym umiejscowiona zostanie centrala wentylacyjna. Zaleca się, żeby była ona umieszczona w pomieszczeniach ogrzewanych lub dobrze izolowanych, co chroni powietrze nawiewane przed nadmiernym wychładzaniem zimą i nagrzewaniem latem (najczęściej jest ona umiejscowiona w kotłowni, garażu lub innych pomieszczeniach technicznych);
• ulokowanie czerpni i wyrzutni – czerpnie powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji powinny być zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi i działaniem wiatru oraz być zlokalizowane w miejscach, w których istnieje niebezpieczeństwo napływu powietrza wywiewanego z wyrzutni. Umieszczenie bowiem czerpni i wyrzutni blisko siebie może spowodować potencjalne zanieczyszczenie powietrza. Należy przestrzegać zasady, zgodnie z którą powinna zachowana być co najmniej 1,5 m odległości między elementami, które zakańczają instalację wentylacyjną;
• ulokowanie nawiewników, anemostaty i kratki nawiewne powinny być zamontowane możliwie jak najdalej od drzwi wejściowych do pomieszczenia (wyjątkiem są tutaj dysze nawiewne). Przy czym nawiew powietrza może być realizowany zarówno z sufitu, podłogi, jak i ściany (najbardziej efektywne, powodujące prawidłową cyrkulację powietrza w pomieszczeniu, jest jednak stosowanie nawiewu w górnej strefie pomieszczenia);
• rodzaj izolacji termicznej przewodów wentylacyjnych. Należy pamiętać, że kanały wentylacyjne izoluje się z dwóch powodów. Pierwszy z nich to zapobieganie kondensacji pary wodnej, zarówno na ich powierzchni wewnętrznej, jak i zewnętrznej (w sytuacji gdy kanały z zimnym powietrzem przechodzą przez ogrzewane pomieszczenia). Drugi to natomiast zapobieganie stratom ciepła (wówczas, gdy kanały ciepłym powietrzem przechodzą przez nieogrzewane pomieszczenia). Tak więc dokładna dbałość o izolację przewodów wentylacyjnych przekłada się zarówno na wyższy stopień efektywności energetycznej systemu, jak i zabezpieczenie go na niektórych odcinkach przed powstawaniem wilgoci na powierzchni instalacji;
• pozostałe elementy montażowe rekuperacji;
• wskazanie możliwych do usunięcia kanałów wentylacji grawitacyjnej.

Projekt rekuperacji dla domu na etapie budowy i już stojącego

Należy mieć również na uwadze to, że projekt instalacji rekuperacji będzie różnił się w zależności od tego, czy powstanie on na etapie projektowania domu, czy może w budynku już istniejącym. Uwzględnienie rekuperacji podczas projektowania budynku, pozwoli na optymalizację rozprowadzenia instalacji oraz wybór położenia samego rekuperatora.

Przy czym, o ile samą centralę wentylacji mechanicznej (która stanowi najdroższy element instalacji) można zainstalować później, o tyle nie warto odkładać montażu kanałów. Albowiem rozprowadzenie ich już w budynku z wykończonymi ścianami i sufitami będzie kosztowne i czasochłonne. Natomiast sam rekuperator można kupić później i następnie podłączyć go do poprowadzonych już przewodów wentylacyjnych za pomocą elastycznych rur. Tak więc, im wcześniej inwestor zdecyduje się na montaż rekuperacji, tym więcej korzyści uzyska. Wśród nich znajdują się nie tylko te związane z wybraniem najlepszego miejsca na rekuperator i rozprowadzeniem przewodów wentylacyjnych, ale i z:

• odpowiednim dobraniem systemu grzewczego, ponieważ dom z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła ma niższe zapotrzebowanie na ciepło (co pozwala zmniejszyć rachunki za ogrzewanie). Ma to znaczenie zwłaszcza w przypadku pompie ciepła, na której oszczędności sięgać mogą nawet 20.000 zł (co wynika z niższej mocy pompy ciepła, mniejszej ilości pętli grzewczych i krótszego dolnego źródle ciepła);
• z brakiem konieczności inwestowania w budowę kominów do wentylacji grawitacyjnej, które przy rekuperacji są całkowicie zbędne;
• z możliwością pozostawienia otworów w stropach i w ścianach, w miejscach gdzie przebiegać będą przewody wentylacyjne. Pozwoli to uniknąć późniejszego wiercenia, czy przekłuć, można więc zaoszczędzić nie tylko czas, ale i pieniądze przeznaczone na zakup materiałów budowlanych (nie zostaną one zmarnowane poprzez późniejsze skuwanie lub rozbijanie);
• możliwością lepszego ukrycia kanałów w konstrukcji budynku;
• zapobieganiem kolizji z innymi instalacjami;
• optymalizacją miejsca punktów nawiewnych systemu klimatyzacji. Zaplanowanie jej na etapie budowy domu pozwoli uniknąć kanibalizacji pracy obu tych systemów;
• możliwością rezygnacji z okien otwieranych. Część z nich można bowiem zastąpić oknami typu FIX (tzw. oknami nieotwieranymi), zaletą których jest nie tylko niższa cena w porównaniu do tych otwieranych, ale i ich piękny wygląd z lepszym doświetleniem pomieszczeń;
• możliwością zrezygnowania z niepotrzebnych nawiewników w oknach.

Natomiast, gdy inwestor zdecyduje się na montaż rekuperacji w stojącym już domu, to wówczas elastyczność jej projektu jest już znacznie mniejsza. Nie oznacza to oczywiście, że projekt wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła będzie w jakimś dużym stopniu różnił się od tego, na etapie budowy domu. Jednak trzeba się wówczas liczyć z generalnym remontem budynku, związanym z prowadzeniem kanałów wentylacyjnych (trzeba wówczas wszystko kuć i wiercić), a to z kolei może nadszarpnąć domowy budżet.

Projekt rekuperacji – cena

Wiemy już, że cena rekuperacji może różnić się w zależności od wielu czynników, w tym m.in. etapu budowy domu, metody izolacji i jego konstrukcji, rodzaju ogrzewania, czy ilości mieszkańców i dodatkowych akcesoriów. To na ich podstawie dobierane jest optymalne rozwiązanie, które uwzględnia umiejscowienie elementów wentylacji i moc centrali wentylacji mechanicznej. Inwestor może zapoznać się też ze wstępną symulacją oszczędności. Zdarza się, że projekt rekuperacji jest oferowany przez firmę ją montującą za darmo.

Jeśli przyjdzie nam za niego zapłacić, to wówczas trzeba liczyć się z wydatkiem ok. 500-800 zł. Podobnie zresztą, jak w przypadku kosztu całej inwestycji, również wysokość ceny za sam projekt rekuperacji, zależeć będzie od powierzchni budynku. Im jest ona większa, tym wymaga uwzględnienia większej ilości elementów wchodzących w jej zakres, a to zwiększa czasochłonność i koszt jej wykonania.

Konsekwencje braku projektu rekuperacji

Dobry projekt rekuperacji to pierwszy i jeden z najważniejszych etapów prac związanych z jej późniejszym prawidłowym montażem. Najlepsze na rynku firmy z tej branży, robią zawsze projekt rekuperacji indywidualnie dobrany dla każdego budynku i bezwzględnie przestrzegają później jego wykonania. Brak projektu uniemożliwia bowiem zbudowanie dobrze działającej instalacji i zachowanie parametrów takich jak:

• prędkość przepływu powietrza;
• głośność pracy instalacji;
• ilość wymienianego powietrza;
• głośność pracy instalacji.

Bez dobrze sporządzonego projektu nie da się zainstalować rekuperacji, która będzie spełniała wszystkie wymagania inwestora oraz obietnice producenta. Co ważne, za jego pomocą firma instalacyjna komunikuje się z kierownikiem budowy, którego zadaniem jest nadzorowanie oraz organizacja pracy zespołów budowlanych i instalacyjnych. Projekt rekuperacji jest także podstawą do pomiarów wentylacji oraz jej regulacji, a jego umieszczenie w archiwach firmy, jest źródłem wszelkich informacji na jej temat (stanowi on duże ułatwienie podczas jej serwisowania i czyszczenia). Należy tu również podkreślić, że niezależnie od projektu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, dobrze, jak jest on omówiony z inwestorem jeszcze przed podjęciem prac montażowych. Projekt rekuperacji zabezpiecza bowiem i chroni interes klienta. W ten sposób może uniknąć on niejasności na etapie realizacji, czy też niespełnienia potrzeb w zakresie doboru konkretnych rozwiązań.