Rekuperačná jednotka

Čistý a čerstvý vzduch v budovách + finančná úspora to je rekuperácia. Rekuperačná jednotka je hlavná časť vetrania v moderných vzduchotesne uzavretých budovách. Pomocou vzduchových rozvodov sa privádza vonkajší vzduch do rekuperačnej jednotky, kde sa čistí /filtruje/ a zohrieva od vzduchu odvádzaného z  miestností.  Entalpický výmenník zároveň prenáša aj vlhkosť vzduchu a tým udržuje priaznivú klímu v domácnosti.

Výhody rekuperácie:
– privedenie čerstvého vzduchu
– odvedenie škodlivín a nadmernej vlhkosti
– ochrana zdravia čistením a filtrovaním vzduchu (alergie)
– energetická úspora 30-50 % na vykurovaní

Vetrací systém s entalpickým výmenníkom

Aký je jeho vplyv na interiérovú mikroklímu? Použitím entalpického výmenníka ako súčasti rekuperačnej vetracej jednotky možno znížiť riziko veľmi nízkej vlhkosti vzduchu v interiéri počas zimných mesiacov. Na monitorovanom dome v Rotterdame sa ukázalo, že rekuperáciou entalpie bolo v porovnaní s výlučnou rekuperáciou tepla možné zvýšiť relatívnu vlhkosť vnútorného vzduchu až o 10 %.

Interiérovú mikroklímu v obytných budovách ovplyvňujú ľudia, ktorí v nich žijú. V dôsledku prítomnosti a aktivít osôb (ako sú napríklad varenie či sprchovanie) a prítomnosti rastlín narastá vzdušná vlhkosť, takže úlohou vetracieho systému je takisto znižovať vysokú vlhkosť vzduchu v interiéri. Vnútorný vzduch sa v zime nahrádza studeným vonkajším vzduchom, ktorý obsahuje spravidla menej vlhkosti než interiérový vzduch.

V zime sa však môže vlhkostná mikroklíma dostať do nerovnováhy (napríklad silným vetraním pri veľmi nízkej relatívnej vlhkosti vonkajšieho vzduchu) tým, že vlhkosť vzduchu v obytných miestnostiach výrazne poklesne. Relatívna vlhkosť vzduchu v interiéri nižšia ako 30 % môže viesť k vysušovaniu dýchacieho ústrojenstva, čo môže negatívne ovplyvňovať zdravotný stav obyvateľov, zároveň môže nepriaznivo ovplyvňovať aj stavebné konštrukcie (drevené podlahy môžu napríklad zosychať), nábytok či koberce.

Obr. 1 Pomocou entalpického výmenníka, ktorý sa voliteľne dodáva napríklad pri vetracích jednotkách výrobcov Zehnder a Paul, sa v budove optimalizuje relatívna vlhkosť vzduchu, čo je ideálna ochrana proti príliš suchému vzduchu v zime. Získaná vlhkosť z odvádzaného vzduchu sa odovzdáva cez špeciálne polymérické membrány privádzanému čerstvému vzduchu, a to bez prenosu pachov a mikróbov. Takisto počas ‚parného? leta vytvára entalpický výmenník príjemnejšiu klímu, keď, naopak, zabraňuje prívodu príliš vlhkého a teplého vzduchu zvonku.

Použitím entalpického výmenníka ako súčasti rekuperačnej vetracej jednotky možno znížiť riziko veľmi nízkej vlhkosti vzduchu v interiéri počas zimných mesiacov. Zatiaľ čo bežné vetracie systémy s rekuperáciou tepla získavajú energiu späť len vo forme tepla, rekuperačné vetracie jednotky s entalpickým výmenníkom získavajú späť nielen teplo, ale aj vlhkosť. Účinok vetracích jednotiek s entalpickými výmenníkmi je zrejmý predovšetkým v domoch s veľmi nízkou vzdušnou infiltráciou a s vnútornými zdrojmi vlhkosti (varenie, sprchovanie, zalievanie rastlín). Bez týchto zdrojov vlhkosti nie je možná žiadna rekuperácia vlhkosti – potom nie je rozdiel v tom, či sa používa vetrací systém s entalpickým výmenníkom alebo len s bežným výmenníkom tepla.

Vetracie jednotky ZEHNDER zaručujú ľahkú obsluhu, vysoký komfort a vysokú účinnosť rekuperácie tepla až 95 %, čo predstavuje úsporu až 50% energie na vykurovanie. Jednotky sú štandardne vybavené automatickým stopercentným obtokom – bypass, ktorý zabezpečuje letné chladenie /nočné vetranie chladného vzduchu/.

Entalpický výmenník ZEHNDER pomáha optimalizovať vlhkosť vzduchu pasívne bez potreby elektrickej energie vďaka inovatívnej konštrukcii polymerových membrán dokáže do privádzaného čerstvého vzduchu odovzdávať nielen teplo, ale aj vlhkosť. Vzduch obsahuje optimálnu vlhkosť, nedochádza k vysušovaniu interiéru zvlášť v zimnom období, keď bežne klesá vlhkosť privádzaného vzduchu aj pod 20 %. Vďaka špeciálnej antibakteriálnej vrstve Microban sa zlepšuje komfort bývania, zabraňuje prestupu odvádzaných pachov, mikróbov a iných škodlivín. Efektívne pracuje až do vonkajšej teploty -12 C˚ bez nutnosti predohrevu a tým sa odstraňuje nebezpečenstvo zamŕzania výmenníka v zimnom období. Pri použití entalpického výmenníku nevzniká kondenzát a odpadá riešenie jeho odvodu. Výmenník je v jednotke prakticky doživotne, pokiaľ nedôjde k jeho mechanickému poškodeniu. Údržba spočíva v jednoduchom prepláchnutí prúdom vody.

Odhadované prevádzkové náklady riadeného vetrania – REKUPERÁCIE sú cca 100 €/1 rok (33 € elektrická energia + sada filtrov). Obsluha rekuperačnej jednotky je jednoduchá – užívateľ mení iba filtre, ktoré sú ľahko prístupné a rýchlo vymeniteľné.

Koncept monitorovania

V rodinnom dome (obr. 2) v Rotterdame je inštalovaný systém riadeného vetrania s rekuperáciou. Rozvody vzduchu tvorí pružné potrubie s kruhovým prierezom, ktoré vedie z centrálnych rozdeľovačov lúčovito do jednotlivých miestností v dome. Prevádzka rekuperačnej vetracej jednotky (Zehnder ComfoAir 350) sa reguluje najmä pomocou snímača CO2, ktorý je osadený v obývacej izbe. Štandardné množstvo vetracieho vzduchu je nastavené na 210 m3/h a automaticky sa zvyšuje, ak stúpne koncentrácia CO2 v obývacej izbe či relatívna vlhkosť v kúpeľni, v ktorej je inštalovaný vlhkostný snímač.
V zime 2012 bola rekuperačná vetracia jednotka striedavo vybavená bežným krížovým protiprúdovým výmenníkom tepla a entalpickým výmenníkom. Žiaľ, zima bola veľmi krátka, takže počas dvojtýždňového obdobia poklesli teploty pod 0 °C len raz. Počas tejto chladnej fázy bol nasadený práve bežný výmenník tepla, po inštalácii entalpického výmenníka však už nenastali žiadne veľmi nízke vonkajšie teploty.

Obr. 2 Monitorovaný dom v Rotterdame
Aby sa porovnala interiérová mikroklíma pri podobných vonkajších podmienkach, porovnali sa dve obdobia v dĺžke 8 dní. V týchto dňoch panovali podobné vonkajšie podmienky s teplotami medzi 5 a 10 °C a absolútnou vlhkosťou vzduchu medzi 4 a 6 g/kg. Teplota vzduchu a jeho vlhkosť sa monitorovali pri každom zo 4 prúdov vzduchu: pri vonkajšom vzduchu, vzduchu privádzanom do interiéru, vzduchu odvádzanom z interiéru a pri odvetrávanom vzduchu z objektu.

Rekuperácia s entalpiou

Entalpia je komplexný pojem. Entalpia vlhkého vzduchu sa skladá zo súčtu takzvanej senzibilnej energie a latentnej energie. Senzibilná energia sa vzťahuje na teplotu vzduchu a latentná energia na (absolútnu) vlhkosť vzduchu – to znamená na množstvo vody v 1 kg vzduchu. Laicky sa senzibilná energia označuje ako ‚teplo‘, takže entalpia je vlastne súčtom tepla a vlhkosti.
Výmenník tepla prenáša teplo medzi dvomi prúdmi vzduchu – zimný vonkajší studený vzduch sa ohrieva odvádzaným interiérovým vzduchom. Entalpický výmenník (pozn.: neexistuje žiadny tepelný entalpický výmenník) prenáša teplo a súčasne vlhkosť medzi dvomi prúdmi vzduchu. Vďaka tomu stúpa v zime nielen teplota, ale aj vlhkosť vzduchu privádzaného do interiéru. Na obr. 3 je zobrazený vplyv výmenníka tepla a výmenníka entalpie na vlhkosť privádzaného vzduchu na základe hodinových priemerných hodnôt počas 8 dní.

Obr. 3 Vplyv rekuperácie tepla a rekuperácie entalpie na vlhkosť privádzaného vzduchu: a) rekuperácia tepla, b) rekuperácia entalpie

Horizontálna os ukazuje absolútnu vlhkosť vonkajšieho vzduchu a vertikálna os absolútnu vlhkosť privádzaného vzduchu. Zatiaľ čo rekuperácia tepla (obr. 3a) nemá vplyv na vlhkosť privádzaného vzduchu, z rekuperácie entalpie vyplýva výrazný nárast vlhkosti privádzaného vzduchu. Táto vlhkosť sa získava z odvádzaného vzduchu, čiže z vlhkosti v dome. Priemerný nárast absolútnej vlhkosti v privádzanom vzduchu je približne 1 až 2 g/kg, čo pri typickom vetranom vzduchovom množstve 150 m3/h predstavuje rekuperáciu 4 až 8 litrov vody za deň.

Interiérová mikroklíma

Na obr. 4 sú v Mollierových (h-x) diagramoch znázornené hodinové hodnoty pre teplotu a vlhkosť vzduchu počas 8 dní s výmenníkom tepla (obr. 4a) a s výmenníkom entalpie (obr. 4b). Množstvo privádzaného vzduchu je zobrazené bodkami – vonkajší vzduch predstavujú zelené bodky a vzduch privádzaný do interiéru priamo za výmenníkom predstavujú červené bodky. Na obr. 4 vidieť, že teplota v dôsledku rekuperácie tepla stúpne na 20 °C, tzn. takmer na vnútornú teplotu. Rekuperácia entalpie má z pohľadu teploty rovnaký vplyv, zabezpečí však aj nárast vlhkosti – ako naznačuje čierna šípka, ktorá ukazuje šikmo doprava.

Obr. 4 Vplyv rekuperácie tepla a rekuperácie vlhkosti na privádzaný vzduch a na vzduch v interiéri: a) rekuperácia tepla, b) rekuperácia vlhkosti

Vzduch odvádzaný z interiéru je na obr. 4 znázornený žltými bodkami – je zrejmé, že vnútorná vlhkosť je pri rovnakých vonkajších podmienkach vyššia, ak sa použije výmenník entalpie (entalpický výmenník). Pri rekuperácii tepla kolíše relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu v tomto (relatívne miernom) období medzi 35 a 45 %, zatiaľ čo pri rekuperácii entalpie sa pohybuje medzi 45 a 50 %. Z toho možno vyvodiť, že relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu v zime stúpne v dôsledku použitia rekuperácie entalpie až o 10 %.

Obr. 5 Vzhľadom na inovatívnu konštrukciu s polymérickými membránami možno entalpické výmenníky Zehnder a Paul jednoducho čistiť prepláchnutím vodou, vďaka čomu sa mnohonásobne zvyšuje životnosť vetracej jednotky bez znižovania účinnosti rekuperácie. Entalpické výmenníky zabraňujú vzniku kondenzátu a zároveň zamŕzaniu vetracích jednotiek v zimnom období, keď môžu jednotky s týmto výmenníkom efektívne pracovať až do vonkajšej teploty približne -10 °C a v kombinácii s elektrickým predohrevom až do -20 až -25 °C.

Druh výmenníka	Tepelná účinnosť	Vlhkostná účinnosť
Výmenník tepla	89 % (bez kondenzácie) 70 % (s kondenzáciou)	0 %
Entalpický výmenník	88 %	65 %

Účinnosť

Hodnoty účinnosti za obdobie 8 dní sú zhrnuté v tab. 1. Tepelná účinnosť hth sa vypočíta z teplôt T, vlhkostná účinnosť (alebo latentná účinnosť) hhum sa vypočíta z hodnôt absolútnej vlhkosti x.

Platí, že

Pri výmenníku tepla je priemerná tepelná účinnosť pri miernych vonkajších teplotách 89 %. Pri studenom vonkajšom vzduchu môže vo výmenníku tepla v spätnom prúde vzduchu dôjsť ku kondenzácii, ktorá bude spätný prúd vzduchu čiastočne blokovať. V dôsledku toho poklesne pri kondenzácii tepelná účinnosť na 70?%. A pretože výmenník tepla neprenáša žiadnu vlhkosť, vlhkostná účinnosť sa rovná nule. Pri výmenníku entalpie sa namerala priemerná tepelná účinnosť 88 %, zatiaľ čo vlhkostná účinnosť bola v priemere 65 %. Tieto hodnoty zodpovedajú laboratórnym hodnotám, ktoré sa udávajú v technických listoch.

Zhrnutie

• Vetraním sa vydýchaný vzduch, a tým aj vlhkosť odvádzajú z vnútorných priestorov domu.
• Ak sa bude v zime privádzať do vnútorných priestorov domu suchý vonkajší vzduch, môže sa vlhkostný režim dostať do nerovnováhy a vznikne nepríjemne suchá interiérová mikroklíma.
• Na vyrovnanie vlhkostného režimu možno s pomocou výmenníka entalpie (entalpického výmenníka) časť vlhkosti (vo forme čistej vodnej pary) preniesť z odvádzaného vzduchu do privádzaného vzduchu.
• V monitorovanom dome bola rekuperovaná absolútna vlhkosť na hodnote približne 1 až 2 g/kg.
• Rekuperáciou entalpie bolo v porovnaní s výlučnou rekuperáciou tepla možné zvýšiť relatívnu vlhkosť vnútorného vzduchu v monitorovanom dome o 10 % (napr. z 35 % na 45 %).
• Tepelná a vlhkostná účinnosť v monitorovanom dome zodpovedajú laboratórnym hodnotám, ktoré sú udávané v technických listoch.

Zdroj: Zehnder Group

Literatúra:
Bart Cremers B.E. 2012 konzultant Knowledge Centre, Zehnder Group Holandsko.
Ing. Roman Šubrt
Autor pôsobí v spoločnosti Zehnder Group Czech Republic.

Čistenie a údržba rekuperácie Zehnder

Ponuka rekuperačných jednotiek

Naši odborníci Vám navrhnú rekuperáciu presne podľa projektu stavby. Aby systém vetrania pracoval spoľahlivo a spolupracoval s ostatným vybavením budovy. Kontaktovať nás môžete pomocou formulára, alebo kontaktujte našich obchodných zástupcov.