Zpět

Rekuperace - doplňující informace

REKUPERACE  - doplňující informace

Ekonomický způsob  větrání obytných místností .

 

Neustále rostoucí ceny energií vedou k jejich lepšímu využití . Značný podíl na spotřebě energie má vytápění bytů . Proto se vnější pláště budov opatřují dodatečnou tepelnou izolací  a vyměňují se okna za plastová s nižším prostupem tepla . Zvýšená těsnost oken sebou přináší potřebu intenzivnějšího větrání a tím dochází ke snížení předpokládaných úspor  za tepelnou energii . Někteří výrobci plastových oken řeší problém snížené infiltrace tzv. mikroventilací , i tím však dochází k úniku tepla .

 Řešením je použití rekuperačního větrání . Rekuperace spočívá v tom , že vzduch odcházející z větraného prostoru předává své teplo vzduchu přicházejícímu . Účinnost rekuperace závisí na mnoha faktorech , mimo jiné i na rychlosti proudění kolem teplosměnných ploch . Čím pomaleji vzduch proudí tím více tepla stačí předat . Z toho vyplývá , že nejvyšší účinnosti při současně největším objemu obměněného vzduchu lze dosáhnout kontinuálním provozem ventilace (24hod./denně).

 Problémem je nejen jeho vysoká cena (cca 50 000Kč), spotřeba , ale i fakt , že nabízené výrobky jsou pro aplikaci v bytech zbytečně předimenzované a zabírají značný prostor a vyžadují nákladné vzduchotechnické rozvody  . Hlavně zahraniční dodavatelé obvykle preferují velmi výkonná  rekuperační zařízení , která umožňují obměnu až několika tisíc m3/hod. s účinností až 95% . Ztráta 5% však představuje  takové množství ztracené energie , že stavba nemůže být zařazena mezi nízkoenergetické a už vůbec ne mezi pasivní domy .Další problém , který přináší  výměna značného množství vzduchu je silný pokles relativní vlhkosti uvnitř (i pod 23% ! ) . To je řešeno převáděním části (cca 60%) páry zpět do nasávaného vzduchu . Toto řešení pochopitelně systém prodražuje a navíc vyžaduje pravidelnou výměnu vložky , která se zanáší . Řešením těchto problémů u již nainstalovaných zařízení pak zpravidla bývá omezení jeho provozní doby na několik minut denně .

V současnosti lze  pořídit i rekuperační jednotky malé s obdobnými parametry jako námi prezentovaná , ale jejich společným nedostatkem je nedostatečné oddělení vstupujícího  a odváděného vzduchu . Tak se stává , že značné množství zkaženého vzduchu se vrací do místnosti a v místnosti se vyměňuje jen vzduch poblíž společné sací/výfukové mřížky . Takové řešení je snad vhodné pro malé koupelny , ale často i tak nelze při jeho použití zabránit vzniku plísní u podlahy , kde vlhkost zůstává .

Při pořizování rekuperace je důležitá znalost  četnosti výměny rekuperátoru , případně filtru,  ceny a dostupnost těchto dílů . Může to podstatným způsobem ovlivnit provozní náklady .

 Doporučená  množství obměňovaného vzduchu se v literatuře značně rozcházejí . Pro obytné panelové domy se uvádí obměna vzduchu cca 6x za den . Na tuto hodnotu je nejčastěji dimenzováno centrální odsávací zařízení . To je za předpokladu , že je v provozu 24h denně . Obvykle je však ovládáno tlačítky v jednotlivých bytech a celková provozní doba bývá v nejlepším případě 1hod /den . Z toho vyplývá , že prostřednictvím odsávacího zařízení se veškerý vzduch vymění za cca 4 dny . Zbytek (převážná většina) je zabezpečen přirozenou infiltrací ( způsobenou převážně netěsností oken) a  pravidelným otevíráním oken . V obou těchto případech je obměna vzduchu nedokonalá . Zkažený vzduch pod úrovní okenního parapetu se jen obtížně dostává ven a je potřeba větrání prodloužit tak , aby došlo  k jeho , byť i částečné výměně . Pokud se zajistí odsávání přímo od podlahy a přivádění čerstvého vzduchu ke stropu místnosti zlepší se podstatně účinnost výměny a k dosažení požadovaného účinku je potřeba výměny menšího objemu vzduchu . Rovněž fakt , že většina škodlivin (vodní pára , CO2 , prachové částice – alergeny apod. ) má větší koncentraci u podlahy , podporuje toto řešení . Z hlediska účinnosti rekuperátoru je nejvýhodnější trvalý provoz s optimálně nastaveným průtokem vzduchu .

Na základě výše uvedených úvah jsme zkonstruovali malou rekuperační jednotku J 726  určenou pro kontinuální obměnu vzduchu v místnosti o objemu do cca 80m3 . Při  nastaveném průtoku je obměna vzduchu ekvivalentní dvěma důkladným vyvětráním (5 minutové plné otevření okna nebo 2minutový průvan) každý den . U větších místností je nutno počítat se snížením účinnosti nebo s použitím více jednotek . Každá jednotka vyžaduje jediný prostup obvodovou*  zdí  osazený trubkou o průměru 125mm. V ní je nasunuta rekuperační vložka z tenkostěnného hliníkového profilu přesahující do vnější i vnitřní armatury rekuperátoru .Tenkostěnný profil vložky byl optimalizován z hlediska maximální účinnosti přenosu tepla , maximálního oddělení příchozího a odcházejícího vzduchu a minimalizaci aerodynamických ztrát. Vlastní vložka (výměník) sestává z minimálně dvou dílů a může být přizpůsobena síle zdi v rozsahu 0,3 – 1,4m .Vložka umožňuje snadné vyjímání a čištění. Armatury slouží k rozdělení přiváděného a odváděného vzduchu a k osazení obou ventilátorů,  sítek proti hmyzu, obvodu pro „TURBO režim“a  případně zpětné klapky . Testovány byly 3 varianty rekuperačních jednotek , které se lišily délkou rekuperační vložky .

 

Dosažené parametry ověřené ve Strojírenském zkušebním ústavu v Brně Hudcova 56b :

    (protokol zkoušky č. 30-10795/T , vystaveno stavebně technické osvědčení  č. STO-20-00540-10 )

 

Technické údaje  platí pro sestavu ventilační jednotka RVJ-3B se spodním prodloužením vzduchovodu do 50cm, venkovní armatura RVA –2 a rekuperační vložka (výměník )  RV-2 nastavená na délku  600mm .

 

                  parametr                                                síla zdi              hodnota

 

1.         Objem větrané místnosti                                                       max. 80m3

 

2.         Četnost obměny vzduchu pro 80m3                               2,1 – 7 x /den

 

3.         Síla obvodové zdi pro výměník                  RV-1              27 – 45 cm

                                                                                   RV-2              40 – 65 cm

                                                                                   RV-3              60 – 85 cm

                                                                                   RV-4              75 –  92 cm

                                                                                   RV-5              90 –110 cm

 

4.      Průtočná množství vzduchu          300mm        4,2 nebo 8,5 případně 23 m3/hod

                                                                   450mm          4 nebo   8  případně   20 m3/hod.                               

                                                                    600mm        3,5 nebo 7 případně 18 m3/hod

 

 

5.         Účinnost při průtoku 8 m3/hod. a délce výměníku   600mm       min.75 %

 

 

6.         Zpětné nasávání odváděného vzduchu                                     max. 2%

 

7.         Průměr rekuperační vložky (výměníku)                                    120 mm

 

8.         Průměr trubky                                                                         125 mm

 

9.         Rozměry / hmotnost ventilační jednotky             430 x 130 x 122mm /1 400g

 

10.       Rozměry / hmotnost venkovní armatury              430 x 130 x 45mm /   350g

 

11.       Rozsah  napájecího napětí                                                       12 –15V DC

             nebo přes adaptér SYS1421                                              230V/50Hz

 

12.       Příkon rekuperační jednotky při 12V  DC       max. 1,5 W  typicky 1,1 W

 

ad.4.    Hodnoty průtoků u ventilačních jednotek s prodlužovacími díly jsou ovlivněny jejich délkami a případnými úhlovými přechody .

ad.5.    Uváděné hodnoty jsou pro stejná množství přiváděného i odváděného vzduchu .

ad.12.  Při současných cenách energie a trvalém provozu (24hod./den) nepřekročí provozní náklady 10,-Kč/měsíc . 

Při nižším rozdílu teplot se množství odvedené vody i poměr úspory tepla/ příkon pochopitelně snižuje a naopak . Při rovnosti vnější i vnitřní teploty nedochází k žádným tepelným ztrátám , ale snížení množství odvedené vody lze kompenzovat zvýšeným průtokem vzduchu . Relativní vlhkost vzduchu 95% se vyskytuje v místnostech , kde již voda kondenzuje na chladnějších zdech . Při nižších vnitřních vlhkostech je množství vody odvedené v podobě par nižší .V letním období je pro dosažení vyššího vysoušecího efektu vhodné ventilaci vypínat (např. spínacími hodinami) po dobu , kdy je obsah vody ve venkovním vzduchu vyšší tedy mezi 12-20 hodinou a současně zvýšit průtok vzduchu . Naopak v prostorách , které netrpí zvýšenou vlhkostí je možné v přechodném období větrat v době , kdy je venku tepleji a tím prostor oteplovat nebo ochlazovat větráním v době , kdy je venkovní vzduch chladnější. K tomu stačí doplnit systém spínacími hodinami .

Jak vyplývá z výše uvedeného , rekuperace je užitečná zejména v zimním období . I mimo toto období se stará při nepatrných provozních nákladech o kontinuální obměnu vzduchu , aniž by umožnila obtížnému hmyzu případně i prachu a pylovým alergenům (v případě použití prachového filtru) vnikat do obytných prostor .

 Při rychlosti proudění 7m3/hod. a objemu místnosti cca 80m3 , což je větrání srovnatelné s důkladným vyvětráním 2x za den , lze dosáhnout účinnosti i přes 80% (záleží na délce rekuperační vložky , která je konstrukčně dána tloušťkou vnější obvodové zdi .

Pro představu 75% účinnost  znamená , že při vnější teplotě 0°C , vnitřní teplotě v místnosti 20°C vstupuje do místnosti vzduch ohřátý na +15 °C .

 Při snaze dále snížit energetické ztráty  ( pro uvedený příklad činí pouze 0,23kWh/den) lze rekuperaci na část dne pomocí spínacích hodin vyřadit .

Množství odváděné vody z místnosti je dáno zejména relativní vlhkostí uvnitř místnosti . Při vysoké vlhkosti nad 95% (voda již kondenzuje na chladnějších plochách ) je při výše uvedených podmínkách odváděno denně až 2,1 litru vody . S poklesem vlhkosti na 70% klesá toto množství na 1,1 l a při 50% pak na 0,4 l/den. Uvedené hodnoty platí pro kontinuální provoz .

I mimo topnou sezónu se rekuperační zařízení používá k větrání i k vysoušení . Rozdíl je v tom , že je vhodné pro srovnatelný vysoušecí účinek několikanásobně zvýšit průtoková množství . Je to dáno tím , že teplejší venkovní vzduch obsahuje větší množství vody . Pro srovnání : zatímco vzduch o teplotě -10°C obsahuje max. 2g/m3 vody , vzduch o teplotě 20°C jí může obsahovat až 17,2g/m3 (při 100% RV) . Při průtoku 25m3/hod. vnitřní RV = 95% a venkovní RV = 60% a venkovní teplotě 20°C se odvádí z objektu až 4 litry vody denně , zatímco při vnitřní RV=70% a jinak stejných podmínkách klesá toto množství na 1,2 l/den a při vnitřní RV = 60% není odváděna voda žádná . Pak je třeba spínat ventilaci pouze v denní době , kdy je obsah vody venkovního vzduchu minimální tedy v nočních a dopoledních hodinách . Pokud se spínací hodiny nastaví tak , že ventilaci zapínají pouze v době , kdy je venku chladněji než uvnitř je možné zařízení využívat i pro ochlazování bytů v horkých letních dnech a snížit tak dosti rozšířené přehřívání zejména panelových bytů . Nejedná se sice o klimatizaci , ale každý °C je v parném létě příjemný , zejména při nepatrné spotřebě celého zařízení .

*  I pro místnosti , které jsou situovány tak , že nemají ani jednu stěnu obvodovou máme řešení J726-k v podobě koaxiálního výměníku , který však musí být pro požadovanou účinnost nejméně 3m dlouhý (vede pod stropem přes alespoň 1 místnost a ústí na obvodové zdi ). Toto řešení jsme instalovali v dubnu 2008 a od té doby je v provozu ke spokojenosti zákazníka .  Toto zařízení je konstrukčně jednodušší a proto obvykle vychází cenově výhodněji než J726 , ale jeho použití je omezeno na výše uvedený případ .

 

Stanovení úspory energie při použití rekuperační ventilace J 726 .

Pro ohřev 100m3 vzduchu o 36°K se spotřebuje cca 1,0 kWh energie . Za předpokladu lineárního průběhu energie/teplota (ve skutečnosti se průběh od lineárního poněkud odlišuje ne však podstatně ) lze pro daný případ stanovit ušetřené kvantum energie.

Při průtoku 8m3/hodinu a 24 hodinovém provozu vymění rekuperace 192 m3 vzduchu za den.

Při účinnosti 75% a rozdílu teplot 30°K (-10°C venku , +20°C uvnitř ) ohřeje výměník vzduch o cca 22,5°K . Součin 192 m3 x 22,5°K = 4320 je tedy 1,2 x větší než  100 m3 x  36°K . Z toho vyplývá , že rekuperátor poskytl 1,2 kWh/den . Přitom spotřeba je pouhých 1,5 W x 24 hod .= 36Wh/den , tedy ani ne 30 x méně .

Denní úspora je tedy 1,164 kWh . Za rok by to dělalo cca 425 kWh . Vzhledem k tomu , že se celoročně netopí , ale pouze cca 1/3 roku jednalo by se o úsporu cca 140 kWh pro místnost o objemu 80 m3 , tedy cca 32 m2 . Pak vychází úspora 4,4 kWh/m2 .

Ve skutečnosti je způsob výměny vzduchu u J726 mnohem efektivnější . Odsává se vzduch od podlahy a ohřátý venkovní vzduch je směrován ke stropu . U klasického větrání oknem se vzduch pod úrovní parapetu téměř nepohne a pro shodný pocit vyvětrání je třeba vyměnit až 3 násobné množství vzduchu a únik energie je větší . Jedná se však o subjektivní pocity . Rovněž venkovní teplota není konstantní a průměry jednotlivých let se liší .

Kvalifikovaný odhad pro rekuperační ventilaci J726 je tedy úspora 10 kWh/m2 .

 

Zpracoval : Ing. Pavel Vančata

 

Vančata Pavel
Zveřejnit do: 31. 12. 2018
Zveřejněno: 12. 04. 2016