Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie trávime až 90 % času v interiéri, preto má kvalita vnútorného vzduchu zásadný vplyv na naše zdravie, pohodu a produktivitu. Rastúce ceny energií a požiadavky na energetickú hospodárnosť budov nás vedú k hľadaniu riešení, ako znížiť spotrebu energie bez toho, aby sme ohrozili kvalitu vnútorného prostredia. Jedným z efektívnych riešení je vetranie s rekuperáciou tepla, ktoré v kombinácii so zemným registrom môže priniesť ešte väčšie úspory a komfort.
Úvod do problematiky vetrania a kvality vzduchu
Po výmene okien a zateplení budov sa výrazne zvyšuje ich tesnosť, čo obmedzuje prirodzenú výmenu vzduchu. Nedostatočné vetranie vedie k zvýšeniu koncentrácie škodlivín, vlhkosti a oxidu uhličitého (CO2) vo vnútornom prostredí. Optimálna vlhkosť by sa mala pohybovať v rozmedzí 35 až 60 %, a koncentrácia CO2 by nemala presiahnuť 1 200 ppm (parts per million). V málo vetraných priestoroch koncentrácia CO2 bežne presahuje 1 700 ppm, a v malých nevetraných spálňach môže v noci dosiahnuť až 2 500 ppm.
Medzi hlavné škodliviny v domácnostiach patria:
- Oxid uhličitý (CO2) vznikajúci pri dýchaní.
- Vlhkosť (H2O) tvoriaca sa pri sprchovaní, varení a sušení bielizne.
- Škodliviny z fajčenia, pálenia sviečok a kúrenia v krbe.
- Formaldehyd (HCOH) uvoľňujúci sa zo stavby, napríklad z drevotriesky alebo penových izolačných hmôt.
- Prchavé organické látky (VOC) šíriace sa z nábytku, náterov, podláh a čistiacich prostriedkov.
Nedostatočné vetranie sa prejavuje pocitom vydýchaného vzduchu, bolesťou hlavy, únavou, ospalosťou, podráždením očí a hrdla, zhoršeným spánkom a zápachom. Dlhodobý pobyt v znečistenom prostredí môže viesť k zvýšenej chorobnosti a únave. Pri vysokej vnútornej vlhkosti sa môžu tvoriť plesne.
Princípy vetrania
Prirodzené vetranie
Prirodzené vetranie je najrozšírenejší spôsob vetrania, no nie vždy sa využíva správne. Vzduch sa do miestnosti dostáva otváraním okien, cez šachty s mriežkami, ale aj cez netesnosti a škáry. Chladnejší vzduch klesá dolu a teplý stúpa nahor, čo sa využíva pri vetraní cez vetracie šachty, komíny a strešné okná. Pri prirodzenom vetraní je najefektívnejšie krížové prevetranie oknami.
Prečítajte si tiež: Vykurovacie telesá na zemný plyn
V zimnom období je dôležité vetrať krátko a intenzívne, viackrát za deň, aby nedochádzalo k podchladzovaniu stien. Dlhodobé vetranie "cez vetračku" alebo mikroventiláciou spôsobuje únik tepla. V horúčavách sa odporúča vetrať v noci a skoro ráno, keď je teplota nižšia.
Komfortným riešením prirodzeného vetrania je otváranie okien pomocou servomotorického pohonu, tzv. riadené prirodzené vetranie. Systém sa dá nastaviť podľa potreby a môže byť riadený snímačmi vlhkosti, teploty a CO2.
Nútené podtlakové vetranie
Nútené podtlakové vetranie kombinuje prirodzený prívod a nútený odvod vzduchu. Vzduch je odsávaný ventilátorom, čím sa vytvára podtlak, ktorý nasáva čerstvý vzduch cez netesnosti, okná, dvere, štrbiny alebo mriežky.
Nevýhodou tohto systému je, že privádzaný vzduch je neupravovaný, čo môže v zime spôsobovať chlad a v lete prehrievanie. Odvádzaný vzduch so sebou odnáša teplo, ktoré musíme do miestnosti dodať vykurovaním.
Vetranie s rekuperáciou
Vetranie s rekuperáciou je nútené vetranie so spätným získavaním tepla, ktoré využíva nútený prívod aj odvod vzduchu. Tento systém dokáže zachytiť veľkú časť tepla, ktoré by sa inak stratilo bežným vetraním. Účinnosť rekuperácie sa pohybuje až do 90 %.
Prečítajte si tiež: Všetko o rekuperácii podkrovia
Princíp fungovania rekuperácie
Pri rekuperačnom vetraní sa využíva princíp spätného získavania tepla z odvádzaného vzduchu. Znečistený vzduch je odsávaný z vnútorných priestorov a vedený do rekuperačnej jednotky. V rekuperačnej jednotke prechádza cez štrbiny rekuperačného výmenníka, kde predohrieva čerstvý vzduch, ktorý prúdi smerom dnu v oddelených susedných štrbinách. Odvádzaný a privádzaný vzduch sa vzájomne nepremiešavajú.
Komponenty rekuperačného systému:
- Rekuperačná jednotka: Srdce systému, v ktorom dochádza k výmene tepla.
- Rekuperačný výmenník (rekuperátor): Odvádzaný vzduch odovzdáva energiu (teplo alebo chlad) privádzanému vzduchu prúdiacemu opačným smerom. Odovzdávanie tepla prebieha stenami výmenníka. Ak chceme udržať stabilnú úroveň vlhkosti, treba vybrať typ s entalpickým výmenníkom, ktorý umožňuje aj spätné získavanie vlhkosti.
- Filtre: Prívodný a odvodný filter zachytávajú hmyz, hrubý prach a tuhé mikročastice (PM).
- Obtoková klapka: Umožňuje obtok rekuperačného výmenníka, napríklad pri nočnom vetraní v lete.
- Riadiaca jednotka: Zabezpečuje riadenie a ovládanie režimov vetrania.
- Protimrazová ochrana: Chráni rekuperačný výmenník v chladných oblastiach.
- Potrubné rozvody: Prepájajú rekuperačnú jednotku s miestnosťami.
- Rozdeľovacie boxy: Používajú sa pri plastových potrubných rozvodoch.
- Koncové prvky: Zabezpečujú prívod alebo odvod vzduchu z a do miestností.
- Tlmiče: Osádzajú sa medzi jednotku a obytné miestnosti, v ktorých by mohol hluk prekážať.
Zemný register (zemný výmenník tepla)
Na ďalšie zníženie energetickej náročnosti vetrania sa inštalujú zemné výmenníky tepla (zemné registre alebo kolektory). Vykurovacie obdobie privádzaný čerstvý vzduch pred vstupom do rekuperátora predhrieva. Potláča sa riziko zamŕzania rekuperátora a zvyšuje sa teplota vzduchu privádzaného do interiéru. V lete sa, naopak, privádzaný vzduch v zemnom kolektore mierne ochladí.
Princíp je založený na skutočnosti, že v hĺbke 1,2 až 2,0 m pod zemou je celoročne konštantná teplota okolo 8 až 15 °C. Zemný výmenník sa skladá z nasávacej šachty s filtrom proti prachu, hmyzu a rôznym nečistotám z podzemného vedenia, ktoré vyúsťuje do rekuperátora. V podzemných rozvodoch studený zimný nasávaný vzduch preberá časť tepelnej energie zeme, teplý letný ju tu zasa odovzdá. Preto v zime do rekuperátora prichádza vzduch s teplotou nad 0 °C aj napriek tomu, že vonku mrzne.
Konštrukčné zásady pre správne fungovanie zemného výmenníka:
- Potrubie musí mať zvýšenú tepelnú vodivosť, hladký vnútorný povrch s antibakteriálnou a antistatickou úpravou, vysokú kruhovú tuhosť a musí byť vodotesné a plynotesné.
- Ideálne sú íly a ílovité zeminy.
- Dĺžka rozvodov je závislá od množstva faktorov a môže sa pohybovať niekde medzi dvadsiatimi až sto metrami.
- Je dobré minimalizovať počet ohybov, vzhľadom na nutnosť pravidelného čistenia (1- až 2-krát ročne).
- Je dôležité dodržať minimálne dvojpercentný spád a kondenzát odvádzať preč.
Pre hygienické riziká, ktoré so sebou nesie, sa zemný kolektor v poslednom čase nahrádza soľankovým vzduchovým tepelným výmenníkom. V uzavretom okruhu v zemi neprúdi priamo privádzaný vzduch, ale cirkuluje tu teplonosné médium (soľanka). Vďaka tomu nedochádza k hygienickým problémom so vzduchom ako v prípade klasického zemného kolektora.
Výhody zemného registra:
- Predhrievanie vzduchu v zime a ochladzovanie v lete.
- Zvýšenie účinnosti rekuperácie.
- Ochrana rekuperátora pred zamŕzaním.
- Zníženie nákladov na vykurovanie a chladenie.
Typy rekuperačných systémov
Centrálna rekuperácia
Systém centrálneho núteného vetrania so spätným získavaním tepla, známy ako rekuperácia, dokáže zachytiť veľkú časť tepla, ktoré by sa inak stratilo bežným vetraním. Pri zariadeniach určených pre rodinné domy sa účinnosť centrálnej rekuperácie pohybuje až do 90 %. Vetrací systém s rekuperáciou zabezpečuje prívod čerstvého vzduchu do hlavných obytných miestností, ako sú obývačka a spálne. Z vnútorných priestorov je znečistený vzduch odsávaný a potrubím vedený do rekuperačnej jednotky. Rekuperačná jednotka je zvyčajne umiestnená v technickej miestnosti alebo v častiach zázemia domu, napríklad na chodbe, v kúpeľni alebo na WC. Môže byť uchytená na stene alebo pod stropom.
Prečítajte si tiež: Možnosti rekuperácie vzduchu
Lokálna rekuperácia
Ak nemáte možnosť budovať potrubné rozvody alebo sa im chcete vyhnúť, jedným z riešení je využiť rekuperačné jednotky zabudované v ráme okna, alebo môžu byť osadené vo vnútornom ostení nad oknom, pod parapetnou doskou, vedľa okna. Tento systém nie je možné považovať za plnohodnotné vetranie vo väčších miestnostiach, pretože intenzita výmeny vzduchu je nízka. Lokálna rekuperácia s priebežnou prevádzkou je podobným zariadením ako centrálna vetracia jednotka, je však určená pre jednu miestnosť. Jedna jednotka zabezpečuje prívod i odvod vzduchu a inštaluje sa priamo na stenu. Najčastejšie sa využíva v menších bytoch alebo pri rekonštrukciách, kde nie je možné viesť vzduchotechnické rozvody. Jednotka môže byť potrubím prepojená aj s vedľajšou miestnosťou, no s rastúcou požiadavkou na vetraný objem vzduchu stúpa hlučnosť v miestnosti, kde sa jednotka nachádza. Jednotky lokálnej rekuperácie so striedavou prevádzkou sa využívajú v prípadoch, keď inštalácia centrálneho vetrania nie je možná. V každej vetranej miestnosti je v obvodovej stene osadená jedna alebo viac malých stenových jednotiek s ventilátorom. Princíp spätného získavania tepla je zabezpečený striedavou prevádzkou dvoch spárovaných zariadení. Cez jednu jednotku sa vzduch privádza, cez druhú odvádza. V približne minútových intervaloch sa systém prepne a ventilátor zmení smer prúdenia vzduchu.
Rekuperácia a tepelné čerpadlá
Niektorí výrobcovia zariadení už ponúkajú rekuperačné systémy, v ktorých sú integrované tepelné čerpadlá s ďalšími zariadeniami. Kompaktné zostavy zabezpečujú vetranie, ohrev vody, vykurovanie či chladenie. Kompaktné systémy rekuperácie s tepelnými čerpadlami sú schopné s minimálnym záberom priestoru vetrať, zároveň pomocou tepelného čerpadla pripravovať teplú vodu a v zime vykurovať cez nízkoteplotné podlahové či stenové vykurovanie. Niektoré môžu v letnom období aj chladiť. Pri vetraní s rekuperáciou je možné využiť teplo zo vzduchu účinnejšie vďaka tepelnému čerpadlu. Na strane odvádzaného vzduchu v jednotke je inštalovaný výmenník tepelného čerpadla. Prostredníctvom neho sa odoberá zostávajúce teplo z odvádzaného vzduchu, ktorý predtým predhrial privádzaný vzduch.
Dôležité aspekty pri výbere a inštalácii rekuperačného systému
- Projekt vetrania: Pred realizáciou je nevyhnutné nechať si vypracovať projekt vetrania. Pri návrhu je dôležitá veľkosť priestorov a počet osôb v domácnosti.
- Certifikáty: Pri porovnávaní rekuperačných systémov sa pýtajte aj na nezávislé certifikáty, potvrdzujúce uvádzané parametre.
- Cena: Uistite sa, čo všetko je obsiahnuté v základnej cene ponúkaného systému.
- Veľkosť domu a počet obyvateľov: Systém by mal byť navrhnutý s ohľadom na veľkosť domu a počet obyvateľov.
- Nepretržitá prevádzka: Je vhodnejšie, ak je systém trvalo v prevádzke a počas neprítomnosti funguje s nižším výkonom.
- Umiestnenie rozdeľovacích boxov: Pri plastových rozvodoch je vhodné rozdeľovacie boxy sústreďovať do stredu objektu, aby neboli veľké rozdiely v dĺžkach potrubných trás.
- Čistenie rozvodov: Odporúča sa rozvody vzduchu raz za tri až päť rokov vyčistiť.
Výhody vetrania s rekuperáciou
- Úspora energie: Systém centrálneho núteného vetrania so spätným získavaním tepla, známy ako rekuperácia, dokáže zachytiť veľkú časť tepla, ktoré by sa inak stratilo bežným vetraním. Pri zariadeniach určených pre rodinné domy sa účinnosť centrálnej rekuperácie pohybuje až do 90 %.
- Zdravé bývanie: Vetranie v domoch, bytoch, ale aj kanceláriách je veľmi dôležité, a to hlavne z dôvodu zdravého a hygienického bývania. Rekuperačné jednotky sú vybavené aj účinnou filtráciou, ktorá zachytáva peľ, prach a ďalšie nečistoty a s nimi aj množstvo roztočov a mikroorganizmov.
- Prevencia plesní: Intenzívna výmena vzduchu zabraňuje výskytu plesní.
- Komfort: V objektoch s nízkoenergetickým či pasívnym štandardom je možné udržiavať vnútornú teplotu na príjemných hodnotách aj v horúcom lete, pričom použitie energeticky náročnejšej klimatizácie nie je nutné.
Alternatívy k rekuperácii s tepelným čerpadlom
Tepelné čerpadlá sú stále populárnejším riešením pre efektívne vykurovanie a chladenie domov, ako aj prípravu teplej vody. Využívajú energiu z okolitého prostredia - vzduchu, zeme alebo podzemnej vody - a pomocou moderných technológií ju premieňajú na teplo, ktoré môže byť následne využité pre vykurovanie, chladenie alebo ohrev vody. Ako príklad uvedieme tepelné čerpadlo vzduch-voda. Tepelné čerpadlá vzduch-voda získavajú teplo z vonkajšieho vzduchu a využívajú ho na vykurovanie a ohrev vody. Na trhu sa stretávame s dvoma hlavnými typmi tohto zariadenia - monoblok a split. Tepelné čerpadlo typu monoblok sa vyrába a montuje ako jeden celok v továrni. V prípade splitového riešenia sú komponenty chladiaceho systému rozdelené medzi vonkajšiu a vnútornú jednotku. Tepelné čerpadlo zem-voda funguje pomocou hermeticky uzavretého chladiaceho okruhu s kompresorom, ktorý dokáže využiť nízkopotenciálnu energiu uloženú v horninách. Zemný plošný kolektor funguje ako akumulátor tepla, v podstate ide o obrovský solárny kolektor. Teplo získava zo slnka počas teplejších mesiacov a ukladá ho v pôde. Pri využití plošného kolektora sa počíta, že potrebujete približne 1,5 až 2-násobok plochy obytnej časti domu. Nevýhodou tohto riešenia je, že na mieste, kde sú kolektory umiestnené, už nie je možné kopať alebo budovať hlbšie základy, aby sa nepoškodil systém. Zemný vrt využíva hlbinné teplo, ktoré je stabilnejšie po celý rok. Hĺbka vrtu je zvyčajne medzi 80 a 130 metrami a má priemer okolo 175 mm. Tepelné čerpadlo voda-voda, ktoré využíva podzemnú vodu, vyžaduje studňu na odber vody a vsakovaciu studňu, kam sa voda po využití vracia. Tepelné čerpadlá, ktoré využívajú povrchovú vodu, sú závislé od sezónnych zmien teploty vody. Označuje výkonový koeficient tepelného čerpadla. Tento koeficient udáva, koľkokrát viac tepelnej energie dokáže tepelné čerpadlo vyrobiť, než koľko energie spotrebuje na svoju prevádzku. Je sezónna hodnota efektivity, ktorá zohľadňuje výkyvy v prevádzkových podmienkach počas celého roka.
Faktory ovplyvňujúce výber tepelného čerpadla
- Typ tepelného čerpadla
- Výkon tepelného čerpadla
- Účinnosť tepelného čerpadla
- Možnosť chladenia
- Dostupnosť inštalačného priestoru
- Náklady na inštaláciu a prevádzku
- Kompatibilita s existujúcim systémom
Chladenie pomocou tepelného čerpadla
Pasívne chladenie je využiteľné len pri tepelných čerpadlách typu voda-voda a zem-voda. Tento spôsob využíva nízke teploty zeme alebo podzemnej vody, ktoré sú cez výmenník tepla prenesené do vykurovacieho systému. Počas tohto procesu nie je kompresor tepelného čerpadla aktívny. Aktívne chladenie je možné u všetkých typov tepelných čerpadiel. Pri aktívnom chladení sa kompresor tepelného čerpadla zapne a funguje podobne ako klimatizácia. Efektivita tepelných čerpadiel v zime môže klesať v prípade extrémnych mrazov, keď systém potrebuje viac elektriny na udržanie tepla. Tepelné čerpadlo tak počas celého roka funguje v závislosti od klimatických podmienok, pričom jeho výkon a efektivita sa menia v súlade s vonkajšími teplotami. V zimnom období môžu tepelné čerpadlá vzduch-voda potrebovať odmrazovanie výparníka, keďže kondenzácia vlhkosti na studenom povrchu vytvára námrazu. S klesajúcimi vonkajšími teplotami sa efektivita tepelného čerpadla znižuje, čím sa znižuje aj koeficient výkonnosti (COP). V lete sa COP (koeficient výkonnosti) zvyšuje, pretože vonkajšie teploty sú vyššie a tepelné čerpadlo nemusí toľko „bojovať“ proti nízkym teplotám.
tags: #zemny #register #rekuperacia