Rekuperatory w domach jednorodzinnych

Wraz ze wzrostem cen energii skraca się okres zwrotu inwestycji na zakup centrali wentylacyjnej do domów jednorodzinnych. Kilka lat temu, gdy energia była tańsza, centrale zwracały się w kilkanaście lat. Jednak ceny energii stale rosną. Zastosowanie odzysku ciepła w nowym domu jednorodzinnym pozwala na zaoszczędzenie nawet połowy wydatków na ogrzewanie. Wielkość oszczędności zależy głównie od sprawności wentylacji i izolacji budynku.

Wraz ze wzrostem liczby domów wykorzystujących centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła, potocznie określane nazwą rekuperatory, rośnie doświadczenie projektantów oraz instalatorów, w tym także wiedza, jak unikać błędów projektowych i montażowych.

NA CO ZWRACAĆ UWAGĘ PRZY WYBORZE CENTRALI

Wybierając centralę wentylacyjną z odzyskiem ciepła, warto zwrócić uwagę na kilka ważnych elementów:  

Sprawność. Przy wyborze centrali nie należy kierować się tylko sprawnością odzysku – jest to wielkość często podawana dla optymalnych warunków pracy centrali, czyli przeważnie dla niskich wartości przepływu powietrza przez wymiennik (zdarza się nawet, że dla nieproporcjonalnych strumieni), przy bardzo korzystnych różnicach temperatur oraz optymalnej wilgotności powietrza, a także przy minimalnych stratach na centrali (idealna izolacja).

Dlatego przed wyborem centrali należy sprawdzić dane dotyczące sprawności dla różnych wartości przepływu powietrza (centrale mają pewien zakres wydajności), a szczególnie dla tej wielkości, która wynika z zapotrzebowania konkretnego budynku. Nie można mylić sprawności wymiennika ze sprawnością centrali. Obniżają ją m.in.: zła izolacja termiczna, mostki cieplne, zaburzenia przepływu i nieszczelność centrali. Sprawność podnosi na przykład umieszczenie wentylatora nawiewnego w taki sposób, że powietrze po przejściu przez wymiennik trafia na wentylator i silnik dodatkowo je ogrzewa.

Energia potrzebna do pracy wentylatorów jest najistotniejszym kosztem eksploatacyjnym. Niektórzy producenci ostrzegają przed firmami montującymi takie wentylatory w centralach, które zużywają tyle energii, ile odzyskuje wymiennik. Wielu producentów podaje, że dla maksymalnej wydajności, ok. 300 m3/h, wentylatory nie powinny pobrać więcej energii niż 200 W. Zabezpieczenia. Istotny dla kosztów eksploatacji jest też wybór zabezpieczeń przeciw szronieniu na wymienniku w okresach występowania niskich temperatur. Nagrzewnice są skuteczne, ale mogą być drogie w eksploatacji, jeśli nie mają odpowiedniego sterowania. Tańsza w eksploatacji jest automatyczna regulacja wydajności wentylatorów, ale w czasie mrozów spada wydajność wentylacji. Najprostsze i najbardziej niezawodne sterowniki pozwalają na skokową regulację pracy wentylatorów. Stosowane są również rozwiązania bardziej rozbudowane, pozwalające na płynną pracę centrali, co podnosi komfort użytkowania i zmniejsza zużycie energii. 

Wymienniki. W centralach przeznaczonych do domów jednorodzinnych stosuje się wymienniki krzyżowe i przeciwprądowe. W wymiennikach krzyżowych można uzyskiwać wysokie sprawności, ale wymaga to wzrostu ich powierzchni i obniżenia wartości strumienia przepływu powietrza. W wymiennikach przeciwprądowych wymiana ciepła odbywa się na dużej powierzchni, dzięki temu wzrasta jej sprawność. W optymalnych warunkach w nowoczesnych urządzeniach wynosi ponad 95%. Niektóre wymienniki przeciwprądowe mają duży opór wewnętrzny i tym samym wentylatory zużywają znaczne ilości energii. W wymiennikach krzyżowych sprawność w warunkach optymalnych wynosi ok. 60%. Uzyskanie sprawności powyżej 70%, a nawet ponad 85% jest możliwe dzięki zastosowaniu dwóch wymienników krzyżowych w jednej centrali.

O popularności tych wymienników decyduje prosta budowa i tania produkcja. Najwyższą sprawność odzysku osiągają wymienniki obrotowe. Jednak ze względu na to, że dochodzi w nich do mieszania się powietrza (kilka procent powietrza wylotowego wraca z powrotem) i tym samym zapachów, stosuje się je w dużych centralach. Najlepsze parametry uzyskuje się, gdy centrala współpracuje z gruntowym wymiennikiem ciepła. Jest to instalacja wykonana najczęściej z rur z tworzywa lub ceramicznych długości kilkudziesięciu metrów, zlokalizowana kilkadziesiąt centymetrów poniżej linii przemarzania gruntu. Powietrze po przejściu przez rurę zimą ogrzewa się o kilka stopni, a latem schładza. Tym samym zimą, nawet przy kilkustopniowym mrozie, trafia do centrali powietrze o temperaturze, która nie powoduje zamarzania wymiennika, a cieplejsze powietrze wlotowe oznacza również większe oszczędności energii.

Wydajność. Prawidłowo podana wydajność określa przepływ w odniesieniu do konkretnych parametrów strat ciśnienia. Zdarza się, że wydajność centrali jest podana tylko dla pracy bez instalacji, czyli bez oporów przepływu w instalacji. W przypadku, gdy ma być zastosowany gruntowy wymiennik ciepła, bardzo istotny jest dobór wentylatora nawiewnego i wielkość sprężu centrali, tak aby unikać instalowania dodatkowego wentylatora ze sterowaniem tylko dla wymiennika gruntowego.

Zabezpieczenia. Istotny dla kosztów eksploatacji jest też wybór zabezpieczeń przeciw szronieniu na wymienniku w okresach występowania niskich temperatur. Nagrzewnice są skuteczne, ale mogą być drogie w eksploatacji, jeśli nie mają odpowiedniego sterowania. Tańsza w eksploatacji jest automatyczna regulacja wydajności wentylatorów, ale w czasie mrozów spada wydajność wentylacji. Najprostsze i najbardziej niezawodne sterowniki pozwalają na skokową regulację pracy wentylatorów. Stosowane są również rozwiązania bardziej rozbudowane, pozwalające na płynną pracę centrali, co podnosi komfort użytkowania i zmniejsza zużycie energii.

Ważna jest też skuteczna izolacja termiczna, a także akustyczna centrali (materiał, grubość i brak mostków cieplnych). Dbałość o te elementy idzie przeważnie w parze z estetyką obudowy. Dane dotyczące hałasu powinny być podane w jednostkach dB (A), tj. wskazujących na poziom natężenia dźwięku odczuwany przez ludzkie ucho, a nie przez przyrząd pomiarowy. Najkorzystniej jest uzyskać dane poziomu natężenia dźwięku w przewodzie oraz poziomu hałasu do otoczenia w odległości np. 1 metra.

O wyborze centrali decydują też koszty eksploatacyjne – ceny filtrów i dostępność części zamiennych. Warto też zwrócić uwagę na solidność serwisu oraz sprawdzić, czy gwarancja obejmuje całość centrali, czy tylko jej wybrane elementy. Istotne jest też to, czy dostawca centrali oferuje pełny zakres materiałów wykończeniowych oraz instalacyjnych. Ważna jest również jakość oferowanych elementów instalacji, m.in. trwałość, odporność termiczna, tłumienie dźwięku. Dostawca centrali powinien też pomóc w wyborze ekipy instalatorów, a ta powinna wykazać się referencyjnymi realizacjami.

Do porównania central o zbliżonych parametrach wydajności oraz odzysku ciepła można przyjąć m.in. następujące parametry: czy i jak jest rozwiązane odprowadzenie skroplin, czy jest możliwość wyłączenia odzysku w lecie, jaka jest regulacja – płynna czy stopniowa, jaki jest rodzaj i klasa filtrów, czy są czujniki zabrudzenia filtrów (presostaty), czy są przepustnice odcinające i czy są z siłownikami, czy bez, jaka jest moc i ilość stopni mocy nagrzewnic, czy są sterowane skokowo, czy płynnie, czy są czujniki przeciw szronieniu na wymienniku, czy jest zdalny moduł sterujący, czy jest i jak jest realizowana możliwość zmniejszenia lub zwiększenia wydatku powietrza, czy centrala jest wyposażona w zegar sterujący. Oczywiście, nie zawsze będzie potrzeba, aby centrala miała wszystkie wyżej wymienione cechy, gdyż każda z tych funkcji podnosi cenę centrali. Warto jednak wiedzieć, na co należy zwracać uwagę przy jej wyborze.

PROJEKT INSTALACJI

Niektórzy inwestorzy wychodzą, niestety, z założenia, że projekt instalacji wentylacji mechanicznej to zbędny wydatek. W takim przekonaniu utwierdzani są m.in. przez niektóre firmy oferujące centrale wraz z akcesoriami do samodzielnego montażu bez wcześniejszego wykonania projektu instalacji. Także architekci nie podejmują się chętnie projektowania instalacji wentylacji w domach jednorodzinnych. Dla nich wygodniej jest zaprojektować standardową instalacją grawitacyjną, a mechaniczną niech się martwi kto inny. Co gorsze, wśród niektórych architektów panuje przekonanie, że instalacja wentylacyjna to jedynie kwestia podłączenia kanałów do centrali – przecież są tam i tak wentylatory.

Prawidłowe funkcjonowanie instalacji wentylacyjnej zapewni jedynie dokładne obliczenie oporów oraz spadków ciśnień w przewodach wentylacyjnych. Nie powinno się stosować standardowych projektów, gdyż w domach jednorodzinnych o takiej samej kubaturze mogą być zupełnie inne funkcje pomieszczeń, np. w jednym będzie basen lub sauna, a w innym nie. W domach jednorodzinnych może się nawet zdarzyć konieczność budowy niezależnie działających systemów wentylacyjnych.

Jeśli budynek jednorodzinny ma być wyposażony w centralę wentylacyjną, to można zrezygnować z budowy kanałów wentylacji grawitacyjnej na rzecz instalacji wentylacji mechanicznej. Obniża to koszty inwestycji, gdyż nie trzeba budować kominów wentylacyjnych i instalacja może być wykonana np. z prefabrykowanych kanałów wentylacyjnych. Można w ten sposób zaoszczędzić na materiałach i kosztach montażu, ponieważ otwory i przejścia instalacyjne można przewidzieć już w fazie projektu i nie ma konieczności późniejszego kucia ścian i stropów. Pozwala to także na efektywniejsze poprowadzenie przewodów wentylacyjnych krótkimi i prostymi odcinkami, a tym samym łatwiejsza jest także regulacja instalacji.

BŁĘDY PROJEKTOWE I MONTAŻOWE

Najczęściej popełniane błędy to niepoprawny dobór centrali oraz wadliwie dobrane elementy instalacji, czemu przeważnie towarzyszy także ich niepoprawny montaż. Wielu instalatorów stosuje zasadę, że na wszelki wypadek lepiej przyjąć większe parametry urządzenia od optymalnych dla danego budynku. Przewymiarowanie powoduje, iż spada efektywność pracy instalacji i tym samym wzrastają koszty eksploatacyjne. Ponadto dochodzi do nadmiernej wymiany i przesuszenia powietrza w domu. W takich przypadkach wentylacja nie działa prawidłowo i nie ma efektów w postaci oszczędności energii.

Innym błędem jest wybór central o zbyt małym sprężu w stosunku do rzeczywistej wielkości instalacji. Wówczas nawiew i wywiew ma miejsce tylko w pobliżu centrali. Powietrze nie dociera natomiast do nawiewników i z wywiewników umieszczonych w odległych od centrali pomieszczeniach. W przypadku niewydolnej instalacji mieszkańcy odczuwają dyskomfort, wilgoć wykrapla się na ścianach i powstają pleśnie oraz grzyby w pomieszczeniach sanitarnych. Błędem jest też brak uwzględniania spadków ciśnień w przewodach wentylacyjnych i związanych z nimi zmianami średnic przewodów wentylacyjnych. Spotyka się też instalacje, w których nagrzewnice zapobiegające szronieniu na wymienniku pracują praktycznie przez całą zimę, a to powoduje bardzo wysokie koszty eksploatacji. Częstym błędem montażowym jest też brak izolacji przewodów wentylacyjnych. Wówczas po niedługim czasie eksploatacji na sufitach i ścianach, w miejscach przebiegu rur wentylacyjnych, powstają zacieki od skroplin z zewnętrznej powierzchni przewodów. Pociąga to za sobą konieczność wymiany instalacji, tynków i malowanie pomieszczeń, co wiąże się wysokimi z kosztami.

Błędem jest też stosowanie „oszczędnościowej” wersji instalacji w stosunku do projektu. Instalację np. z mniejszą niż wymagana liczbą przepustnic trudno wyregulować i powoduje ona uciążliwy szum, występują zbyt wysokie wartości nawiewów i wywiewów na anemostatach położonych bliżej rekuperatora. Następnym błędem jest stosowanie zbyt małych średnic kanałów w stosunku do przewidzianych w projekcie – występują wówczas zwiększone opory, a tym samym zakłócenia działania oraz szum (hałas) w anemostatach na zakończeniach instalacji.

Innym błędem montażowym są zagięcia instalacji, co powoduje zwiększony opór w tym miejscu kanału, a niekiedy dochodzi nawet do zablokowania przepływu powietrza. Wśród błędów montażowych zdarzają się też nieprawidłowe prowadzenia przewodów przez przegrody i stropy, których efektem bywają przetarcia i rozszczelnienia instalacji. Banalnym, aczkolwiek nierzadkim, błędem montażowym jest takie usytuowanie centrali w pomieszczeniu, które uniemożliwia jej serwis, a nawet wymianę filtrów. Istotna jest też lokalizacja panelu sterowania – umieszcza się go zazwyczaj w centralnej części budynku (przedpokój, kuchnia itp.), a nie w pomieszczeniach gospodarczych. Zdarzają się też instalacje wykonane z nieodpowiednich materiałów, np. kanały z przewodów kanalizacyjnych.

Warto więc montaż centrali nawiewno- -wywiewnej powierzyć wyspecjalizowanej firmie, która ma odpowiednie doświadczenie w tego typu realizacjach. Dobrze, jeśli taka firma ma rekomendacje producenta.