Co to jest rekuperacja i dlaczego warto ją mieć?

Wprowadzenie

Układ rekuperacji stanowi nowoczesny system wentylacji mechanicznej. Różnica w stosunku do klasycznych rozwiązań wentylacji mechanicznej jest taka, że w tym systemie mamy do czynienia z odzyskiem energii ciepła z wywiewanego z pomieszczeń cieplejszego powietrza. Dotychczas w naszych domach stosowano klasyczne rozwiązania grawitacyjne, które działają na zasadzie zasysania powietrza przez przewód w kominie wentylacyjnym. Rozwiązanie to ma wiele wad. Przede wszystkim następuje znaczna utrata ciepła z pomieszczeń. Dodatkowo nie jest odprowadzana wilgoć z pomieszczeń, co prowadzi do tego, że w pomieszczeniach jest duszno, a dodatkowo istnieje ryzyko powstania grzyba na ścianach [1][2][3][5].

System prawidłowo dobranego systemu rekuperacyjnego zapewnia stały i jednostajny ruch powietrza, który wytwarzany jest w sposób mechaniczny przez rekuperator. Kontroluje on ilość nawiewanego i odprowadzanego powietrza. W nagrzanym powietrzu znajduje się między innymi szkodliwy dwutlenek węgla. Jego odprowadzenie mechaniczne jest skuteczniejsze, co także wykorzystywane do ogrzania powietrza zaciąganego z zewnątrz do domu. W ten sposób zmniejszamy utratę ciepła [2][6][7].

Dodatkową zaletą jest to, że tego typu system wentylacyjny pozbywa się z powietrza alergenów i kurzu, a to z kolei sprawia, że w pomieszczeniach domowych mamy powietrze o wysokiej jakości, bez konieczności częstego wietrzenia pomieszczeń. W okresie zimowym jest to duża zaleta, gdyż wtedy powietrze jest nasycone smogiem, który dostaje się do wewnątrz budynków.

W 2021 roku weszły w życie bardzo restrykcyjne przepisy prawa budowlanego określane jako WT2021, dotyczące poprawy energooszczędności nowych domów – a konkretniej, ich zapotrzebowania na energię. Normy WT2021 są zaostrzone nie tylko dla samej izolacji termicznej ścian, czy wyboru stolarki okiennej, ale także ekologicznego źródła ciepła – wykorzystującego energię odnawialną – czy też systemów wentylacyjnych [3][4][8].

Jak się okazuje, rekuperacja – czyli wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła – to najskuteczniejszy sposób na to, aby spełnić wymagania prawne dotyczącego zapotrzebowania budynków w energię pierwotną w ramach nowych przepisów. Dlaczego? Rekuperacja odzyskuje bowiem utraconą energię z wywiewanego powietrza, mogąc ogrzewać powietrze nawiewane (lub w okresach letnich – nieco ochładzać). Tym sposobem budynek odzyskuje pewien procent utraconej energii i jest w stanie bardzo efektywnie sprostać nowym wymaganiom [2][4][6][8].

Rekuperację można stosować również w budynkach z klimatyzacją oraz pompą ciepła. Zagadnienie to omówmy w oddzielnym artykule.

Budowa i zasada działania systemu rekuperacji

Zasada i idea działania układu rekuperacji jest dość prosta. Centralne urządzenie tego systemu posiada cztery króćce, które odpowiednio łączą kanały wentylacyjne. Taka budowa gwarantuje optymalny przepływ powietrza, a co za tym idzie wydajność instalacji wentylacji z rekuperacją. Wymienione kanały to [5][6][9]:

• 1. Czerpania powietrza – tym kanałem doprowadzane jest świeże powietrze z zewnątrz do rekuperatora.

• 2. Wyrzutnia powietrza – za pośrednictwem tego kanału odprowadzane jest powietrze na zewnątrz budynku.

• 3. Nawiew do pomieszczeń – kanał ten doprowadza ogrzane i oczyszczone powietrze do pomieszczeń.

• 4. Wyciąg z pomieszczeń – kanał ten ma za zadanie odprowadzenie „zużytego” powietrza z pomieszczeń do rekuperatora.

Rys. 1. Zasada działania systemu rekuperacji [5][6][9]

Wymienione kanały są głównymi przewodami roboczymi. Każdy z nich może być rozgałęziony w taki sposób, aby zapewnić większą sprawność całego systemu. Rekuperacja działa więc na zasadzie wymiany ciepła między dwoma strumieniami powietrza. Pierwszy z nich to strumień nawiewny, który występuje w kanałach 1 i 3, drugi zaś wywiewny występujący w kanałach 2 i 4.

Czerpnia (kanał 1) zasysa powietrze będące na zewnątrz budynku oraz przesyła je do wymiennika ciepła znajdującego się w rekuperatorze. Kanał 4 (wyciąg z pomieszczeń) wyciąga nieświeże powietrze, które ma jednak potencjał energetyczny (jest ogrzane) i przesyła również do wymiennika ciepła. To w nim następuje wymiana energii cieplnej. Powietrze zużyte ogrzewa świeże, a następnie wydostaje się na zewnątrz przez wyrzutnię powietrza (kanał 2). Świeże powietrze, które zostało ogrzane i oczyszczone w rekuperatorze, zostaje doprowadzone do pomieszczeń za pośrednictwem kanału 3 [3][5][6][7][8].

System zapewnia, więc to, że pomieszczenia wypełnione są świeżym powietrzem o odpowiedniej temperaturze oraz wilgotności i wysokiej jakości. To rozwiązanie jest korzystniejsze dla zdrowia niż tradycyjna wentylacja.

Ile to kosztuje?

Na cenę rekuperacji dla domu jednorodzinnego składają się następujące elementy [6][7][8]:

1. Koszt projektu instalacji wentylacji z rekuperacją. Warto poświęcić ten koszt profesjonalnej firmie, która uwzględni obowiązujące przepisy prawa budowlanego i normy. Projekt powinien obejmować obliczenia bilansu powietrza, sposób prowadzenia i średnice kanałów wentylacyjnych, umiejscowienie centrali wentylacyjnej, czerpni, wyrzutni, elementów nawiewnych i wywiewnych, parametry centrali wentylacyjnej, wskazanie możliwych do usunięcia kanałów wentylacji grawitacyjnej w przypadku domu remontowanego. W opisie technicznym powinien się znaleźć sposób i zasada działania systemu wentylacji mechanicznej, rodzaj i typ projektowanych materiałów, przewodów (ich izolacji) oraz dane techniczne zastosowanych urządzeń itp.

2. Koszt centrali rekuperacyjnej. Zasadniczo najdroższy element instalacji, ale i najważniejszy, bo odpowiada za cały proces.

3. Koszt oprzyrządowania: wentylatory, sterownik, rozdzielacze, przewody wentylacyjne, uszczelki, skrzynki rozprężne, tłumiki. Koszt ten uzależniony od skomplikowania i wielkości instalacji wentylacji z rekuperacją.

4. Koszt wykonania prac montażowych. Doświadczona ekipa monterska ma w tym przypadku duże znaczenie. Ograniczy na pewno ryzyko problemów podczas eksploatacji.

W przypadku domu o powierzchni około 100 m2 koszt układu rekuperacji oscyluje w zakresie kilkunastu tysięcy złotych. Oczywiście w przypadku nowobudowanego domu koszt ten bilansuje szczególnie brak konieczności budowy kominów wentylacyjnych w ścianach domu i ich wyprowadzenia na dachu plus koszty na obróbki dekarskie kominów wentylacyjnych. Na tym po prostu oszczędzimy [6][8][9].

Ostateczny kosz zależy od wielu czynników. Np. w przypadku termodernizacji najlepiej byłoby jeśli mamy parterowy budynek z nieużytkowym strychem. Gdy zaś na potrzeby ukrycia rur trzeba będzie wykonać sufity podwieszane i jakoś ukryć odcinki pionowe prowadzone pomiędzy kondygnacjami, to zadanie staje się znacznie trudniejsze i koszty rosną. Przykład ideowego rozplanowania przewodów wentylacji przedstawiono na rysunku nr 2.

Rys. 2. Idea zastosowania wentylacji mechanicznej scentralizowanej z rekuperacją w domu jednorodzinnym [8]

Zalety i wady systemów rekuperacji

Do najważniejszych zalet systemów rekuperacji w domach należą [5][6][7][8][9][10]:

• Oszczędność na kosztach ogrzewania. Wentylacja mechaniczna grawitacyjna to minimum 30% strat ciepła w budynku. Właśnie dlatego, bardzo energooszczędny dom, czyli dom pasywny, nie może zostać zbudowany bez wentylacji mechanicznej z rekuperacją, która jest w nim obowiązkowa (Rys. 3a).

• Kontrola jakości nawiewanego i wywiewanego powietrza, która wykonywana jest w sposób automatyczny. Oznacza to komfort przebywania w domu pełnym świeżego powietrza oraz możliwość filtrowania powietrza nawiewanego ze smogu i alergenów (Rys. 3b).

• Ograniczenie hałasu zewnętrznego poprzez zamknięcie okien i brak konieczności ich otwierania.

a)

b)

Rys. 3. Zyski energetyczne oraz jakościowe przez zastosowanie systemów wentylacji mechanicznej z rekuperacją: a) Straty ciepła na wentylacji grawitacyjnej w budynku, b) Wpływ wentylacji na jakość powietrza [6]

• Redukcja wilgoci, co powoduje, że nie osadza się ona na oknach (nawet w kuchni podczas gotowania), dzięki czemu zmniejsza się ryzyko zagrzybienia pomieszczeń.

• Szybkie wysychanie podłogi po umyciu w pomieszczeniach typu kuchnia i łazienka.

• Możliwość pełnej automatyzacji systemu rekuperacji poprzez zastosowanie dodatkowych czujników wilgoci i CO2.

• Dla poprawy efektywności pracy system klimatyzacji mechanicznej z rekuperacją można połączyć z gruntownym powietrznym wymiennikiem ciepła i powietrzną pompą ciepła. Zagadnienie to omówimy w oddzielnym artykule.

• Na zamianę wentylacji grawitacyjnej na mechaniczną nawiewno-wywiewną z rekuperacją możemy uzyskać dofinansowanie z programu „Czyste Powietrze” lub ulgę termomodernizacyjną [12].

Rekuperacja posiada jak każde urządzenie również wady. Czasami są to typowe mity i półprawdy. Jako wady i utrudnienia należy wskazać określone koszty serwisowe. W tej kategorii cech rekuperacji należy wskazać [7][8][9][10]:

• Koszty wymiany filtrów. Wymiana filtrów odbywa się średnio raz lub dwa razy w roku, gdy w okolicy występuje bardzo zanieczyszczone powietrze. Koszt zależy od modelu rekuperatora i wynosi 150-250 zł.

• Koszty całego serwisu instalacji. Nie da się tego kosztu jak również i zakupu filtrów uniknąć. Zaniechania w kwestii regularnego serwisowania instalacji (np. kompletne czyszczenie przewodów wraz dezynfekcją co kilka lat może kosztować 1000-2000 zł) oznaczają kłopoty z jakością powietrza w domu oraz wydajnością instalacji rekuperacji (możliwość poważnej awarii).

• Koszt zużycia energii elektrycznej przez instalację. To zrozumiałe, że rekuperator pobiera prąd (praca wentylatorów), choć w zależności od warunków (parametrów pracy) jest on zmienny. Koszt ten wynosi od 150 do 250 złotych rocznie.

• Hałas pracy instalacji – można to raczej zakwalifikować do półprawd i mitów. Przy poprawnie wykonanej instalacji, przy zastosowaniu optymalnych parametrów przepływu powietrza oraz tłumików hałasu na przewodach hałas jest niezauważalny dla domowników.

• Znaczne osuszanie powietrza w domu. Można to raczej też zakwalifikować do półprawd i mitów. Ciągła wymiana powietrza odbiera wilgoć to jest zrozumiałe. Zjawisko to jednak też zachodzi w klasycznej wentylacji. Czasami jest pożądane (łazienka, kuchnia). W naszych domach stały się jednak popularne nawilżacze powietrza w tych pomieszczeniach, które tego wymagają (sypialnia).

• Konieczność szczelnego zamykania drzwi i okien. Jest to zalecenie jednak nie jest prawdą, że nie jest to dozwolone, ponieważ tracimy efekt rekuperacji. Zbyt częste otwieranie okien może spowodować oczywiście wyższe koszty ogrzewania zimą, czy koszty klimatyzacji latem, ale taki sam efekt mamy w układzie bez rekuperacji.

• Zabrudzenia w okolicy anemostatów, kratek wywiewu i nawiewu. Czynnik pomijalny w przypadku realizacji regularnego serwisu oraz własnych działań porządkowych.

Podsumowanie

Analizując system rekuperacji widzimy ze to rozwiązanie ma zarówno oczywiste zalety (oszczędność energii i jakość powietrza) jak i ograniczenia, albo bardziej konieczne działania, które musimy ponieść (koszty podczas eksploatacji). Nie ma nic za nic. Plusy jednak zdecydowanie przeważają czynniki wskazywane jako dyskusyjne czy wręcz negatywne.

Powszechnie przyjęło się, że rekuperacja to domena nowych domów albo inwestycja dla domów pasywnych. To nieprawda. Oczywiście projektowanie i optymalizacja takiej instalacji najbardziej efektywna jest dla domów nowobudowanych. Wtedy stosuje się tzw. wentylację mechaniczną scentralizowaną z rekuperacją.

Jednak coraz więcej producentów oferuje też wentylację mechaniczną lokalną, inaczej zdecentralizowaną, która ze względu na prostszy montaż polecana jest przede wszystkim do domów już zamieszkałych. Nie ma tu konieczności wtedy montażu sieci kanałów, a wymiana powietrza bez strat ciepła odbywa się lokalnie w każdym pomieszczeniu. Inny wariant to zastosowanie wentylacji zintegrowanej z ramą okienną (taki montaż nie jest jednak możliwy w istniejącym oknie) [9].

Czas zwrotu w tego typu instalacje jest uzależniony od etapu inwestycji. Jeśli inwestujemy na etapie projektu i budowy nowego domu inwestycja jest wręcz bezdyskusyjna bo nie uzyskamy wymagań prawnych, dotyczących zapotrzebowania nowych budynków w energię pierwotną zgodnie z WT2021. Oszczędzamy na braku budowy kominów wentylacyjnych itp. W przypadku realizacji termodernizacji istniejących budynków wszystko zależy od konstrukcji budynku, możliwości zabudowy przewodów wentylacyjnych w sufitach podwieszanych, wykorzystania strychu itp. Przedział okresu zwrotu będzie wynosił od kilku do kilkunastu lat. Zysk wynikający z komfortu dla mieszkańców jest oczywiście trudny do oszacowania i wyceny.

a)

b)

Rys. 2. Przykłady zastosowania wentylacji mechanicznej lokalnej z rekuperacją: a) zastosowanie wentylacji zintegrowanej z ramą okienną [9], b) idea działania rekuperatora ściennego z wymiennikiem [10]

Literatura

1. Gutkowski K., Butrymowicz D., Śmierciew K., Gagan J.: Chłodnictwo i klimatyzacja. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2020

2. Pełech A.: Wentylacja i klimatyzacja - podstawy. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2008

3. Kaise K.: Wentylacja i klimatyzacja. Wymagania prawne, projektowanie, eksploatacja. Wydawnictwo MASTA 2015

4. Mirowski A.: Podręcznik dobrych praktyk w zakresie doboru i wykorzystania odnawialnych źródeł energii oraz likwidacji niskiej emisji. Wydawnictwo ARL MIROWSKI. Kraków 2015

5. https://rekuper.pl/co-to-jest-rekuperacja/ (dostęp 02.2022r.)

6. https://www.rekuperatory.pl/rekuperacja/ (dostęp 02.2022r.)

7. https://to-moj-dom.pl/rekuperacja-obalamy-mity/ (dostęp 02.2022r.)

8. https://www.instalacjebudowlane.pl/5596-26-76-wszystko-o-rekuperacji.html (dostęp 02.2022r.)

9. https://ladnydom.pl/budowa/56,106582,13476454,Montaz_wentylacji_mechanicznej_krok_po_kroku.html (dostęp 02.2022r.)

10. https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/rekuperatory-1/29524,zdecentralizowana-wentylacja-budynkow-i-mieszkan-1 (dostęp 02.2022r.)

11. https://okna-internorm.pl/poradnik/rekuperator-w-oknach-rozwiazanie-na-czasie (dostęp 02.2022r.)

12. https://czystepowietrze.gov.pl/rekuperator-czyli-czysty-zysk-2/ (dostęp 02.2022r.)

13. https://vasco.eu/pl/rekuperacja (dostęp 02.2022r.)

14. https://www.awenta.pl (dostęp 02.2022r.)