Rekuperácia elektrickej energie predstavuje inovatívny prístup k vetraniu a energetickej efektívnosti budov. Princíp rekuperácie spočíva v spätnom získavaní energie z odvádzaného vzduchu, čím sa znižuje energetická náročnosť budovy a zároveň sa zabezpečuje prísun čerstvého vzduchu. V tomto článku sa podrobnejšie pozrieme na princíp fungovania rekuperácie, jej výhody, typy rekuperačných systémov a ich využitie v rôznych typoch budov.
Princíp fungovania rekuperácie
Princíp funkcie rekuperácie spočíva v tom, že odvádzaný znečistený vzduch pri prechode výmenníkom bezkontaktne ohrieva čerstvý vzduch, prichádzajúci z chladného vonkajšieho prostredia. Vzduch sa teda pred vstupom do miestnosti predohrieva, bez toho, aby došlo k zmiešaniu so vzduchom odvádzaným. Takto ohriaty čerstvý vzduch je následne rozvodmi privádzaný do jednotlivých obytných miestností. Súčasne je znečistený vzduch odvádzaný z toaliet, komôr, kúpeľní a kuchýň.
Pri vetraní miestnosti s rekuperáciou dochádza k výmene tepla medzi odchádzajúcim a prichádzajúcim vzduchom, vďaka čomu nie je potrebný žiaden dodatočný ohrev. Moderné rekuperačné jednotky dokážu dosiahnuť efektivitu až 90 %. To znamená, že v modelovom príklade, ak je teplota v miestnosti 25°C a vonku je 10°C, prichádzajúci čerstvý exteriérový vzduch bude mať teplotu zhruba 23°C.
Typy rekuperačných systémov
Riadené vetranie objektu je možné riešiť dvomi spôsobmi:
- Centrálne rekuperačné systémy: Sú riadené jednou veľkou jednotkou, ktorá pomocou vzduchových rozvodov zabezpečuje rovnomerné vetranie. Sú náročnejšie na prípravu a na prvotnú investíciu, ale postarajú sa o dokonalé vyvetranie celej budovy. Môžu byť doplnené o zemný register, ktorý pomáha znížiť teplotu v letných horúčavách, alebo predohrevom, ktorý ohrieva chladnejší privádzaný vzduch. Centrálne systémy sa používajú najmä pri novostavbách, pretože sa vyžaduje väčšie úsilie pri plánovaní. Môžu sa však použiť aj v starších budovách.
- Decentrálne (lokálne) rekuperačné systémy: Majú nízku spotrebu el. energie, sú menej náročné na prípravu, nepotrebujú rozvody vzduchotechnických hadíc, ich inštalácia je jednoduchšia, no môžu byť použité iba v miestnostiach, ktorých steny majú priamy kontakt s exteriérom. Určené sú predovšetkým na prevetranie jednej prípadne dvoch izieb. Každá miestnosť môže byť prevetrávaná nezávisle od seba. Pre lepšie prevetranie domu je výhodnejšie zapojenie aspoň dvoch navzájom prepojených lokálnych jednotiek. Dajú sa dodatočne nainštalovať už do postavených domov. Jednoduchším variantom pre vetranie rekonštruovaných budov je decentrálny (lokálny) vetrací systém, pri ktorom prebieha výmena vzduchu pomocou niekoľkých malých jednotiek priamo cez vonkajšiu stenu.
Typy výmenníkov tepla
Prenos tepelnej energie sa odohráva v tepelnom výmenníku. Existuje niekoľko typov výmenníkov tepla používaných v rekuperačných jednotkách:
Prečítajte si tiež: Všetko o rekuperácii podkrovia
- Doskový výmenník: Je najčastejšie používaná rekuperácia na vetranie domov. Využíva znečistený teplý vzduch z interiéru, ktorý pomocou ventilátorov prechádza výmenníkom tepla, aby ohrial privádzaný chladnejší vzduch. Na prenos tepla a vlhkosti nepotrebuje žiadny aktívny člen ako u aktívnych rekuperáciách. Majú nižšiu účinnosť získavania spätného tepla, nakoľko styčná plocha rekuperačného plechu je pomerne malá. Navyše sú viac náchylné na zamŕzanie kovových dosiek. Potrebujú predohrev a odvod kondenzátu. V zimných mesiacoch môže vysušovať vzduch v interiéri. Protiprúdový výmenník môže v zimných mesiacoch vysušovať vzduch v interiéri. Na toto nežiaduce vysušovanie však výrobcovia vyvinuli Entalpický výmenník ktorý zachytáva vlhkosť a vracia jej časť späť do interiéru. Protiprúdový výmenník je náchylnejší v zimných obdobiach. Proti zamrznutiu výmenníka sa rekuperácia automaticky chráni bud´ zopnutím elektrickej špirály, alebo vytvorí dočasný podtlak a po potrebnú dobu ohrieva výmenník. Je potrebné pripojenie na syfón kvôly kondenzu.
- Rotačný výmenník: Využíva pomaly sa otáčajúci rebrovaný valec, ktorý zachytáva vlhkosť. V podstate sa chová ako entalpický výmenník, len s tým rozdielom, že nastáva minimálne zmiešavanie privádzaného a odvádzaného vzduchu do 5%. Rotačný výmenník má výborné vlastnosti počas zimy. Nepotrebuje predohrev vzduchu, odvod kondenzátu a bez problémov dokáže fungovať aj v -20 stupňov. Je najčastejšie využívaný spôsob získavania spätného tepla v rekuperačných jednotkách. Učinnosť presahuje až 92% nakoľko styčná plocha regenerátora je omnoho väčšia.
- Protiprúdový výmenník: Odvádzaný a privádzaný vzduch si bezkontaktne predávajú teplo, alebo chlad v navzájom oddelených kanálikoch. Môže byť vyrobený z keramiky, plastu, hliníka alebo špeciálnej membrány na báze Goratex.
Aktívna rekuperácia
Existuje aj druhá možnosť - rekuperačná jednotka, ktorá k rekuperácii využíva princíp tepelného čerpadla. Vracať do miestnosti tak môže vzduch o vyššej teplote, než je teplota vzduchu odsávaného z objektu. Takým systémom s maximálnou účinnosťou hovoríme aktívna rekuperácia. Už pri prvom porovnaní teploty odpadového vzduchu, ktorý sa už ďalej nevyužil a bol vypúšťaný von z objektu (8°C u pasívnej a len 1°C u aktívnej rekuperácie) je zrejmé, že jednotky s aktívnou rekuperáciou dokážu využiť maximum energie obsiahnutej v spotrebovanom vzduchu. Spätne získanú energiu pri jednotke s aktívnou rekuperáciou je možné využiť pre priamy ohrev privádzaného vzduchu, alebo na ohrev vody. Jednotky s aktívnou rekuperáciou sú úspornejšie a majú širšie možnosti využitia.
V zime je odpadový vzduch hnaný cez výparník, kde je z neho odobratá tepelná energia. Teplonosná látka sa vyparuje do potrubia, kde ju kompresor stlačí, čím zvýši jej teplotu. Látka potom putuje do kondenzátora, kde je ochladená a tak zmení svoju podobu späť na tekutú. Touto cyklicky prebiehajúcou kondenzáciou je vzniknuté teplo odovzdané privádzanému vzduchu zvonku.
Výhody rekuperácie
Rekuperácia prináša množstvo výhod pre zdravie, komfort a energetickú efektívnosť budovy:
- Energetická úspora: Pri využívaní rekuperácie na vetranie miestnosti dochádza k výmene tepla medzi odchádzajúcim a prichádzajúcim vzduchom. Nie je tak potrebný žiaden dodatočný ohrev.
- Zlepšenie kvality vzduchu: Vetrací systém zabezpečuje predovšetkým potrebnú výmenu vzduchu v obytných priestoroch. Je to potrebné z niekoľkých dôvodov: Na jednej strane je to na udržanie kvality vzduchu po celý čas a na druhej strane na zvýšenie komfortu. Koniec koncov, kvalita vzduchu je aj meradlom kvality života.
- Filtrácia vzduchu: Všetok vzduch, ktorý si púšťame do domu, prechádza cez účinné vzduchové filtre. Pri pravidelnej výmene a údržbe zachytia tieto filtre až 90 % veľkých prachových častíc, ktoré sú v znečistenom vzduchu. Pochádzajú najmä z dopravy a spaľovania fosílnych palív.
- Regulácia vlhkosti a CO2: Technicky vyspelé rekuperácie majú v sebe zabudované snímače, ktoré detekujú vysoké hodnoty CO2 či vlhkosti v miestnosti. CO2 čidlo automaticky detekuje prekročené hodnoty CO2.
- Automatizácia vetrania: Moderné rekuperačné jednotky v sebe mávajú zabudovanú funkciu plánovaného využívania. V praxi to znamená, že si jednoducho nastavíte čas, kedy chcete, aby sa miestnosť vyvetrala.
- Ochrana pred hlukom: Ďalšia výhoda riadeného mechanického vetrania sa prejavuje najmä pri rušnej ceste, kde je veľa hluku a znečisteného vzduchu. Ak zostanú okná zatvorené, hladina hluku sa zníži. Na prirodzené vetranie musia byť okná otvorené. Ale aj keď sú len vyklopené, riziko vlámania je podstatne vyššie. Mechanický vetrací systém toto riziko výrazne znižuje. Okná môžu zostať zatvorené.
- Prevencia tvorby plesní: Podceňované riziko nesprávneho vetrania obytných priestorov súvisí s nedostatočným odstraňovaním vlhkosti. V priebehu dňa sa do vzduchu v interiéri uvoľní niekoľko litrov vody vo forme vodnej pary. Ak sa neodstráni, táto vlhkosť môže kondenzovať na povrchu stien, a tak viesť k tvorbe plesní - v najhoršom prípade k poškodeniu tkaniva budovy.
Využitie rekuperácie v rôznych typoch budov
Rekuperácia je vhodná nielen do novostavieb, ale tiež do rekonštruovaných objektov. Riadené vetracej jednotky, či už s rekuperáciou alebo bez nej, sú prínosom nielen po stránke funkčnej a zdravotnej, ale aj bezpečnostnej.
- Rodinné domy: Správny výber rekuperačnej jednotky a rozvodov si vyžaduje individuálny prístup. Nie je ľahké sa zorientovať v dnešnom presýtenom trhu. Rôzne rekuperačné jednotky prinášajú rôzne benefity, dajte si navrhnúť tú najvhodnejšiu pre Váš domov a vaše potreby. Vdaka širokému výberu rekuperačných jednotiek a príslušenstva dokážeme vyladiť systém vetrania presne podľa požiadaviek zákazníka a potrebám domu.
- Bytové domy: Na rozdiel od centrálneho systému nie je celý obytný priestor zásobovaný jedným spotrebičom. Namiesto toho sa na zásobovanie jednotlivých miestností čerstvým vzduchom používa niekoľko vetracích jednotiek. Jednotky sa zvyčajne inštalujú priamo do vonkajšej steny zásobovaných miestností. Nie je potrebné inštalovať vzduchové potrubia. Preto sú decentralizované systémy obzvlášť vhodné na modernizáciu, pretože stačí vyvŕtať otvor do vonkajšej steny a pripojiť napájanie. Decentralizované mechanické vetranie sa však môže inštalovať aj v novostavbe. Táto možnosť je obzvlášť zaujímavá pre bytové domy (len niektoré miestnosti) alebo v bytoch po babičkách.
- Pasívne domy: Pri pasívnom dome dokážu počas prechodného jarného a jesenného obdobia vykúriť dom bez nutnosti spustenia celého systému vykurovania. Jednotky Nilan s aktívnou rekuperáciou potvrdili svoju efektivitu a úspornosť trojnásobným víťazstvom v celosvetovej súťaži o najúspornejší dom sveta. Boli použité v prvom pasívnom dome v SR s certifikáciou PHI Darmstadt a tiež v prvom pasívnom dome s certifikáciou Centra pasívneho domu (CPD).
- Komerčné budovy: Rekuperácia môže byť efektívne využitá aj v komerčných budovách, kde je potrebné zabezpečiť stálu výmenu vzduchu a zároveň minimalizovať energetické náklady.
Rekuperácia a chladenie
Čoraz častejšie sa aj v naších zemepisných šírkach objavuje potreba chladenia priestorov počas letnej sezóny. Pri chladení a vetraní aktívnou rekuperáciou privádzame do miestnosti čerstvý studený vzduch. Teplo odobrané z privádzaného vzduchu môžme ďalej zúžitkovať napríklad na ohrev teplej úžitkovej vody. Čerstvý vzduch je možné ochladiť a privádzať do miestnosti pre zníženie teploty aj v rámci rekuperačnej jednotky. V lete to funguje rovnako, len opačne: vnútorný odchádzajúci vzduch chladí ten prichádzajúci zvonku. Ak v lete nie je spätný zisk tepla žiaduci, možno túto funkciu vypnúť. V takom prípade sa uzavrie tzv. obtoková klapka a vzduch zvonku postupuje okruhom mimo výmenník (letné bypass).
Prečítajte si tiež: Možnosti rekuperácie vzduchu
Rekuperácia v elektromobiloch
Princíp rekuperácie sa využíva aj v elektromobiloch, kde šetrí elektrickú energiu a predlžuje dojazd. Pri bežnej jazde a zošliapnutí pedálu je elektromobil poháňaný elektromotorom. Ten je napájaný elektrinou z trakčnej batérie. Ak „plynový“ pedál uvoľníte, celý proces sa otočí. Elektromotor sa premení na generátor, ktorý začne premieňať pohybovú energiu rozbehnutého auta späť na elektrickú. Vďaka elektrickým motorom majú elektromobily omnoho vyššiu účinnosť než „spaľováky“. Rekuperáciou dokážete spätne získať cca 30 až 60 % pohybovej energie.
Prečítajte si tiež: Rekuperácia Šaľa - komplexný pohľad
tags: #rekuperacia #elektrickej #energie