Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła w budownictwie mieszkaniowym.

Budujemy dom… i przed nami najtrudniejszy wybór - pomiędzy domem, jaki sobie wymarzyliśmy, a domem, jaki powinniśmy zbudować lub domem, na jaki nas stać. Wprowadzenie świadectw energetycznych budynków zdaje się sprawę przesądzać – budujemy dom energooszczędny, który charakteryzuje się wysoką termoizolacyjnością i szczelnością. Szczelny dom ma swoje zalety, ale ma też podstawową wadę – nie oddycha i zastosowanie tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej niczego tu nie zmieni. Jedynym prawidłowym rozwiązaniem jest zastosowanie wentylacji mechanicznej wraz z rekuperacją.

Powietrze zużywa się w wyniku oddziaływania różnych czynników związanych z funkcją i wyposażeniem pomieszczeń. Jest ono zawilgocone  przez oddychanie, gotowanie, suszenie, kąpiel w łazience. Nasyca się dwutlenkiem węgla przez oddychanie, spalanie gazu lub innych paliw. Zawiera szkodliwe i trujące substancje uwalniane z powierzchni tworzyw sztucznych, wykładzin, dywanów, farb i lakierów. Powietrze zużyte staje się szkodliwe a nawet niebezpieczne zarówno dla mieszkańców, jak i dla budynku. Wilgoć przyczynia się do rozwoju trudnych do usunięcia pleśni i grzybów, które mogą niszczyć elementy konstrukcyjne budynku i jego wyposażenie oraz wytwarzają substancje szkodliwe dla zdrowia.

Wentylacja mechaniczna w sposób optymalny steruje nawiewem świeżego i wywiewem zużytego powietrza, ograniczając straty energii związane z niekontrolowaną wymianą powietrza. Zastosowanie odpowiednich filtrów pozwala na oczyszczanie powietrza, wchodzącego do domu z zanieczyszczeń mechanicznych i znacząco ograniczyć jego działanie alergiczne.
Bardzo często uważa się, że skuteczną wymianę powietrza w pomieszczeniach może zapewnić klimatyzacja. To nieporozumienie. Systemy klimatyzacyjne nie wentylują pomieszczeń, jedynie zmieniają parametry fizyczne powietrza (temperaturę, wilgotność). 
No dobrze - odpowie sceptyk – przecież zainstalowanie wentylacji mechanicznej sporo kosztuje, jej eksploatacja też nie należy do najtańszych, a wraz z zużytym powietrzem usuwamy ciepło, to gdzie tu oszczędność energii?! Otóż decyduje całościowy bilans energetyczny budynku i przewidywane koszty eksploatacji. Każda inwestycja czy dodatkowa  instalacja kosztuje, ale powinna zwracać się w rozsądnym czasie. Tak naprawdę decydują za nas coraz wyższe ceny energii. Według Europejskiej Agencji d/s Środowiska budynek najwięcej energii zużywa na ogrzewanie – 69 %, a tylko15% na przygotowanie ciepłej wody, 11% na oświetlenie i napęd sprzętu elektrycznego i 5% na gotowanie. Wiemy już, iż straty ciepła w zimie powodowane są w dużym stopniu przez wentylację oraz przyjęliśmy do wiadomości, iż wentylacja mechaniczna w budynku energooszczędnym to konieczność, jak zatem rozwiązać ową sprzeczność?
Ciepło możemy odzyskiwać. Ten proces zwany rekuperacją pozwala odzyskiwać ciepło z wywiewanego powietrza.  W rekuperatorach energia odzyskiwana jest poprzez ogrzewanie chłodnego powietrza czerpanego z zewnątrz ciepłem z powietrza usuwanego z pomieszczenia. Powietrze doprowadzane do domu nie jest więc zbyt wychłodzone, a tym samym potrzeba zdecydowanie mniej energii na podtrzymanie optymalnej temperatury.

Staje przed nami kolejny trudny wybór – wybór z bogatej oferty odpowiedniego rekuperatora. Dobry system rekuperacyjny powinno wyróżniać:

  • jak największa sprawność odzysku ciepła, przy ilości powietrza nawiewanego do wywiewanego w stosunku 1 : 1;

  • odporność na szronienie rekuperatora - brak efektu "zatykania się" wymiennika lodem przy ujemnych temperaturach i eliminacja nagrzewnic powietrza nawiewanego oraz opcji odszraniania ( spowalnianie wentylatora nawiewnego lub jego całkowite wyłączanie ) niekorzystnie wpływająca na sprawność odzysku ciepła całego układu;

  • szczelność rekuperatora, co nie dopuszcza do mieszania się powietrza zużytego z powietrzem czystym, wchodzącym do pomieszczeń;

  • duża powierzchnia wymiany rekuperatora oraz długa droga przepływu obu strumieni powietrza;

  • przeciwprądowy przepływ powietrza przez wymiennik;

  • sterowanie automatyczne, dostosowujące intensywność wymiany powietrza do rzeczywistych potrzeb, automatyczny tryb pracy.

Każdy budowniczy domu powinien pamiętać, że większość  producentów rekuperatorów  podaje teoretyczną sprawność osiąganą w warunkach idealnych ( nierealną do uzyskania w praktycznym działaniu ), tj.  przy dużej wilgotności powietrza, minimalnym przepływie powietrza przez rekuperator oraz przy zwiększonej ilości ciepłego powietrza nawiewanego do wywiewanego; oczywiście nikt nie wspomina o wspomaganiu nagrzewnicami. Dlatego w materiałach reklamowych nawet producentów rekuperatorów krzyżowych można przeczytać o stopniu odzysku ciepła rzędu 95%! O ile dokładnie porównamy powyższe wymagania i parametry oraz przeliczymy ewentualne koszty eksploatacji, to będziemy w stanie sami wybrać rekuperator optymalny dla naszego domu. Pamiętajmy, że w domu przebywamy co najmniej przez połowę naszego życia i w zależności od tego, jak go zbudujemy, będzie zdrowie nam dawał lub je odbierał.

Dokonajmy przeglądu rekuperatorów dostępnych na rynku krajowym:

Rekuperatory krzyżowe - stanowią największą grupę. Prosta i tania konstrukcja, produkowana masowo sprawia, iż są one atrakcyjne cenowo. Charakteryzują się jednak najniższym wśród rekuperatorów stopniem odzysku ciepła, sięgającym około 50-59 %. Podstawowa wada - brak odporności na ujemne temperatury ( wymienniki zamarzają ). Nieuniknione jest więc stosowanie w nich nagrzewnic powietrza ( przeważnie elektrycznych ) na wlocie powietrza świeżego. Wszystko to sprawia, iż zamiast mieć korzyści z odzyskiwania ciepła płacimy srogie rachunki za energię elektryczną.

Rekuperatory przeciwprądowe - podobna budowa, ale różnią się kierunkiem przepływu powietrza. Z uwagi na nieco dłuższą drogę przepływu powietrza charakteryzują się minimalnie większą sprawnością, co nie chroni ich jednak przed szronieniem. W miejsce nagrzewnic powietrza wlotowego, często stosuje się opcję zapobiegania szronieniu poprzez proporcjonalne do spadku temperatury spowalnianie wentylatora nawiewnego aż do jego całkowitego zatrzymania. Teoretycznie zwiększa to sprawność, ale tylko samego rekuperatora. Natomiast sprawność całego układu z uwagi na powstałe podciśnienie w budynku ( następuje infiltracja zimnego powietrza z zewnątrz )  znacząco spada.

Rekuperatory obrotowe - sprawność rekuperatorów obrotowych może sięgać około 80 %. Poważną ich wadą jest możliwość mieszania się obu strumieni powietrza, co eliminuje eksploatację w pomieszczeniach o różnym stopniu czystości, w tym w budownictwie jednorodzinnym. Wprawianie w ruch wymiennika powoduje zużycie dodatkowej energii. Użycie części ruchomych stwarza większą możliwość wystąpienia awarii. 

Rekuperatory spiralne - unikalna budowa wymiennika sprawiają,  iż jest on odporny na szronienie nawet przy silnych mrozach. Duża powierzchnia wymiany oraz długa droga przepływu obu strumieni powietrza sprawiają, iż charakteryzują się bardzo wysokim stopniem odzysku ciepła sięgającym powyżej 85%.  Szczelność wymiennika pozwala pobierać powietrze zużyte, zanieczyszczone nawet gazami i po odzyskaniu z niego ciepła odprowadzić na zewnątrz bez mieszania z powietrzem czystym, wchodzącym do pomieszczeń. Analiza wcześniej wyznaczonych kryteriów i porównanie rekuperatorów daje jednoznaczną odpowiedź – tylko rekuperator spiralny spełnia wszystkie wymogi. Jego dodatkowym atutem, jest fakt, że rekuperator spiralny jest produktem w zupełności polskim. Wynalazł go polski inżynier, produkowany jest z polskich materiałów w polskiej fabryce.