Co to jest rekuperator i jak działa?

Rekuperator – co to jest?

Rekuperator, zwany również centralą wentylacyjną z odzyskiem ciepła jest najważniejszym elementem każdej rekuperacji. Głównym zadaniem tego urządzenia zasilanego energią elektryczną jest kontrolowane nawiewanie świeżego powietrza i wydalanie już zużytego. Ponadto rekuperator podłączony do instalacji wentylacji mechanicznej, zapewnia także odzysk ciepła ze zużytego, wywiewanego powietrza, co ma przełożenie na niższe rachunki za ogrzewanie (sprawność odzysku ciepła najlepszych urządzeń na rynku przekracza 90 proc.).

Rekuperator MISTRAL stojący z wymiennikiem krzyżowym. Źródło pro-vent.pl

Jak działa rekuperator?

Zasada działania rekuperatora nie jest zbyt skomplikowana. Jak już wiemy, urządzenie to przystosowane jest do skutecznej i sprawnej wymiany powietrza zużytego z budynku, które przechodząc przez wymiennik, przekazuje energię cieplną strumieniowi nawiewanemu (powietrze to nie miesza się ze sobą, w związku z czym nie trzeba obawiać się o jego niską jakość). Co ważne, zasysane przez czerpnie chłodne powietrze, które dostaje się do centrali przechodzi również przez filtr, który je oczyszcza (rekuperacja jest szczególnie polecana do domów, w których mieszkają alergicy i Śpiochmatycy). Obieg powietrza wymuszony jest przez wentylatory (nawiewny i wywiewny), których wielkość dobierana jest tak, aby w jak najbardziej optymalny sposób wykorzystać możliwości systemu.

Działanie rekuperatora. Źródło: behrendt.pl

System rekuperacji, to najbardziej efektywny i oszczędny sposób na wymianę powietrza w budynku, bez konieczności otwierania okien, i to o każdej porze roku. Dzięki pracy rekuperatora można zaoszczędzić nie tylko na kosztach ogrzewania (nawet 30-40 proc.), ale również na wydatkach związanych z budową domu (wyeliminowana jest konieczność budowy kominów, czy montażu droższych okien z wywietrznikami – więcej na ten temat w art. Rekuperacja w domu – zalety i wady).

Decydując się na montaż rekuperacji, dobrze jest uwzględnić to, iż centrala pracuje przez cały czas (kręcą się dwa wentylatory, a przez kanały wentylacyjne przepływają strumienie powietrza), co generuje pewien poziom hałasu. Jednak nie powinien być on zbyt uciążliwy, gdy rekuperator jest dobrze zainstalowany (zadbano m.in. o prawidłowe wytłumienie kanałów i elementy tłumiące, takie jak np. tłumiki umiejscowione bezpośrednio za centralą).

Z czego składa się rekuperator?

Budowa rekuperatora nie jest skomplikowana i składa się z kilku ważnych elementów.

Centralne miejsce rekuperatora zajmuje wymiennik ciepła

W wymienniku ciepła następuje wymiana ciepła pomiędzy strumieniami powietrza nawiewanego i wywiewanego, które się ze sobą nie mieszają. To od wymiennika ciepła zależą również parametry odzysku ciepła (im jest on wyższy, tym większe są oszczędności związane z ogrzewaniem domu). Wszystkie wymienione wymienniki różnią się budową i sposobem przepływu powietrza, pomimo tego jednak, efekt ich działania jest podobny. Do najpopularniejszych rodzajów wymienników ciepła dostępnych na rynku należą, następujące z nich:

• wymiennik krzyżowy, która podobnie, jak wymiennik przeciwprądowy, zbudowany jest z cienkich płyt wykonanych z aluminium lub tworzywa sztucznego (tworzą one ustawione prostopadle, odseparowane od siebie kanały nawiewu i wywiewu). Wyróżnia się on najmniej skomplikowaną budową spośród wszystkich innych wymienników i osiąga sprawność maksymalnie 70 proc.

Budowa i zasada działania wymiennika krzyżowego. Źródło: vents-group.pl

• wymiennik przeciwprądowy, który jest rozwiązaniem droższym i bardziej zaawansowanym niż wymiennik krzyżowy, osiągającym jednak najwyższą sprawność odzysku ciepła (nawet do 95 proc.). Kanały powietrza ustawione są w nim równolegle do siebie, a strumień powietrza nawiewanego jest przeciwległy do strumienia powietrza wywiewanego. Należy tu podkreślić, iż ten typ wymiennika ze względu na wyższy odzysk ciepła wyparł prawie całkowicie wymienniki krzyżowe. Jego największymi wadami są jednak trudności w czyszczeniu, możliwość oszronienia oraz wzrost oporów przepływu;

Budowa i zasada działania wymiennika przeciwprądowego. Źródło: vents-group.pl

• wymiennik obrotowy, który jest najstarszym typem wymiennika stosowanego w branży wentylacyjnej. Maksymalna sprawność urządzenia wynosi choćby 85-90 proc., a kanały umieszczone są równolegle do jego osi. Przy czym zasada działania tego wymiennika różni się od dwóch pozostałych. W jego przypadku bowiem nie można mówić o odseparowaniu strumieni powietrza wywiewanego i nawiewanego, ponieważ powietrze świeże przechodzi przez te same kanaliki, co powietrze usuwane. Ponadto wymiennik ten odzyskuje też wilgoć i jest całkowicie odporny na oszronienie (nawet przy bardzo niskich temperaturach). Wśród wad tego rozwiązania wymienia się ryzyko wystąpienia awarii silnika odpowiadającego za obrót walca i większy stopień mieszania się strumieni powietrza.

Budowa i zasada działania wymiennika obrotowego. Źródło: vents-group.pl

W rekuperatorach wyższej generacji stosowane są też wymienniki przeciwprądowe entalpiczne, które oprócz odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego, pozyskują także cząsteczki wilgoci. Dzięki temu powietrze w pomieszczeniach nie jest zbyt suche, zwłaszcza w okresie zimowym (w związku na dużą odpornością na bardzo niskie temperatury wymienniki te cieszą się dużą popularnością w Skandynawii).

W zależności też od rodzaju, wymiennik może mieć różny kształty:

• walca w przypadku wymienników obrotowych;
• rombu w przypadku wymienników płytowych (przeciwprądowych lub krzyżowych).

Ponadto, o różnicach jakościowych pomiędzy tymi samymi rodzajami wymienników, decyduje ich budowa wewnętrzna i użyty do tego materiał.

Budowa rekuperatora – pozostałe elementy

Rekuperator zbudowany jest nie tylko z samego wymiennika ciepła, ale również z pozostałych elementów, od których rodzaju i jakości zależy skuteczność jego pracy. Mowa tu o m.in.

• dwóch wentylatorach – wśród których rozróżnia się wentylatory stałoprądowe (DC), uważane za energooszczędne i zmiennoprądowe (AC), które zużywają więcej prądu. Są też takie modele central, w których instaluje się wentylatory elektronicznie komutowane (EC). Przy czym należy pamiętać, iż im lepszej klasy wentylatory, tym dłuższa ich żywotność i niższy poziom hałasu podczas pracy;
• filtrze – zadaniem, którego jest oczyszczanie powietrza z napływających zanieczyszczeń. Dzięki temu osoby przebywające w pomieszczeniach mogą oddychać świeżym powietrzem (bez alergenów, kurzu, smogu, a w przypadku dokładniejszej filtracji – bakterii i wirusów). Ponadto filtr chroni również przed zabrudzeniem i przedostaniem się zanieczyszczeń do wymiennika i kanałów wentylacyjnych. Dobrze jednak mieć na uwadze to, iż tylko dzięki systematycznej wymianie zużytych elementów, można na dłużej zachować sprawność urządzenia;
• automatyce sterującej, która kieruje pracą centrali wentylacyjnej i utrzymuje adekwatną temperaturę oraz ilość powietrza. To od automatyki sterującej zależy, czy rekuperator będzie pracował sprawnie przy niewielkiej ingerencji człowieka (sterownik obsługuje m.in. wszystkie urządzenia i funkcje przewidziane dla danej instalacji, w tym dodatkowe: chłodnice, nagrzewnice, przepustnice strefowe, czy gruntowy wymiennik ciepła);
• obudowie, gwarantującej komfort i solidność wykonania oraz odpowiednie zaizolowanie. Zadaniem obudowy jest utrzymanie wszystkich komponentów we właściwym miejscu oraz zapewnienie jak najlepszej izolacji termicznej (ograniczone zostają straty ciepła) i akustycznej (zminimalizowany jest poziom hałasu);
• pozostałych podzespołach, wspomagających pracę rekuperatora. Należą do nich: nagrzewnica elektryczna (je działanie polega na zapobieganiu oszronienia wnętrza centrali), przepustnica towarzysząca nagrzewnicy (służąca do ograniczania nadmiernego zużycia przez nią energii), by-pass (dzięki temu dodatkowemu kanałowi w rekuperatorze pominięty zostaje etap odzysku ciepła), odpływ skroplin, czy system antyzamrożeniowy.

Źródło: inzynierbudownictwa.pl

Gdzie powinien być zamontowany rekuperator?

Aby rekuperacja dobrze pełniła swoje funkcje musi być dopasowana do konkretnego budynku i potrzeb jego użytkowników. Dlatego też, montaż systemu wentylacji mechanicznej, powinien być zawsze poprzedzony dokładnym projektem rekuperacji. W dokumentacji tej powinny się również znaleźć informacje dotyczące wyglądu instalacji (sposobu prowadzenia kanałów wentylacyjnych, czy ulokowania czerpni, wyrzutni i nawiewników), jak i samego rekuperatora. Mowa tu nie tylko o jego modelu i parametrach, ale również jego umiejscowieniu.

W zależności od tego, jak inwestor chce zamontować centralę wentylacyjną z odzyskiem ciepła, w ofercie do wyboru są rekuperatory:

• stojące (do tradycyjnego montażu stojącego);
• podwieszane (do montażu pod sufitem lub w przestrzeni sufitu podwieszanego).

Należy również podjąć decyzję dotyczącą wyboru najlepszego miejsca, gdzie będzie można zamontować rekuperator. Musi być ono zgodne z zaleceniami producenta i nie kolidować z innymi instalacjami w budynku. Najlepiej, aby rekuperator znajdował się w miejscu, w którym:

• jest sucho i jest zadaszenie;
• temperatura jest zawsze dodatnia, niezależnie od pory roku (zgodna z wymaganiami wybranego układu rozmrożeniowego). Dopuszczalne temperatury mogą się jednak różnić się w zależności od wybranego rodzaju rekuperatora;
• ma zapewnione stabilne podłoże (w przypadku rekuperatora stojącego) lub odpowiednie miejsce na ścianie. Może być na niej przywieszony rekuperator o mniejszych rozmiarach, choćby gdy jest on wersją stojącą (ale tylko dzięki dedykowanego uchwytu ściennego od producenta), lub też rekuperator podwieszany (musi być on zamocowany na przeznaczonych do tego uchwytach montażowych);
• zostanie umieszczony na odpowiednim podwyższeniu, co jest konieczne dla prawidłowego odpływu skroplin;
• jest do niego swobodny dostęp (na wypadek weryfikacji sprawności pracy poszczególnych elementów systemu ich serwisu i konserwacji). Minimalne odległości od rekuperatora do najbliższej przeszkody powinny być określone przez producenta w dokumentacji techniczno-ruchowej załączonej do urządzenia (nie może być ona mniejsza niż głębokość rekuperatora);
• jeśli zajdzie taka konieczność, będzie go łatwo zdemontować i wymienić.

Oczywiście producent może też dopuszczać inne warunki pracy centrali, dlatego warto wcześniej zapoznać się z opisanymi przez niego wytycznymi. Warto również pamiętać o tym, aby było to miejsce położone, jak najdalej od pomieszczeń tzw. „cichych” (sypialni, gabinetu, czy pokoju dziennego). W przypadku rekuperatora dobrze sprawdzają się takie części domu, jak: garaż, pomieszczenia gospodarcze, kotłownia lub poddasze (musi być tam jednak zapewniona odpowiednia przestrzeń serwisowa).

Na co zwrócić uwagę przy wyborze rekuperatora?

Na rynku dostępna jest szeroka oferta rodzajów i modeli rekuperatorów, decydując się więc na zakup tego urządzenia, trzeba zwrócić uwagę na m.in.

• jego wydajność, która określa ilość powietrza w metrach sześciennych jaka zostanie przetłoczona w czasie godziny. W celu jej określenia trzeba wyliczyć strumień powietrza nawiewanego i usuwanego, jaki inwestor chce osiągnąć (wydajność przekłada się też na wielkość urządzenia);
• sprawność odzysku ciepła rekuperatora. Jest to wartość określająca ilość ciepła odzyskiwanego w stosunku do ilości ciepła możliwego do odzyskania (najwyższą wydajność osiągają centrale wentylacyjne z przeciwprądowym wymiennikiem ciepła);
• spręż rekuperatora, odpowiadającą za umiejętność pokonywania oporów przepływu (mogą być one wywołane np. przez anemostaty i kanały);
• klasę efektywności energetycznej rekuperatora, która ustalana jest na podstawie wielkości nazywanej jednostkowym zużyciem energii (JZE). Określa ona jakie oszczędności energii w ciągu roku zapewnia centrala wentylacyjna (w przeliczeniu na metr kwadratowy powierzchni obsługiwanych pomieszczeń);
• koszty eksploatacji rekuperacji, na które składają się wydatki nie tylko związane z ze zużyciem energii, ale również regularną wymianą filtrów i przeglądami serwisowymim (warto zapytać o to sprzedawcę);
• właściwości filtrów powietrza (klasy filtracji oraz parametry jakie poszczególne z nich powinny spełniać określa europejska norma EN 779);
• moc akustyczną, czyli głośność rekuperatora (im jest ona niższa, tym praca urządzenia będzie cichsza);
• możliwości układu automatycznego sterowania. Komfort używania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła podnosi sterownik, dzięki którego można zaprogramować intensywność pracy rekuperatora i dostosować ją do pory dnia);
• to, czy rekuperator ma wbudowany by-pass, za pomocą którego możliwe jest pominięcie etapu odzysku ciepła (uzyskuje się dzięki niemu tzw. chłodzenie nocne);
• to czy urządzenie ma możliwość podłączenia pod system zarządzania budynkiem (tzw. dom inteligentny);
• organizację jednostek serwisowych poszczególnych producentów;
• warunki gwarancji, jej długość i możliwość rozszerzenia.

Zadanie to jednak najlepiej powierzyć firmie montującej rekuperację, która wybierze urządzenie najlepiej dopasowane do potrzeb budynku i jego mieszkańców.