Jak działa rekuperator? Zasada działania odzyskiwania ciepła w praktyce

Rekuperacja to nowoczesne rozwiązanie, które zdobywa coraz większą popularność zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i komercyjnym. Dzięki niej możemy cieszyć się świeżym powietrzem w naszych domach, jednocześnie oszczędzając energię i pieniądze. Cały ten proces opiera się o działanie rekuperatora, nad którym pochylamy się w dzisiejszym artykule. Jak działa to urządzenie i jakie korzyści płyną z jego zastosowania? O tym opowiemy w dalszej części wpisu.

Czym jest rekuperator i gdzie jest wykorzystywany?

Rekuperator to urządzenie, które stanowi kluczowy element systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, nazywanej również rekuperacją. Jego głównym zadaniem jest wymiana zużytego powietrza z wnętrza budynku na świeże powietrze z zewnątrz, przy jednoczesnym odzyskiwaniu ciepła z powietrza wywiewanego. Dzięki temu procesowi rekuperator znacząco poprawia jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń, jednocześnie minimalizując straty energetyczne związane z koniecznością ogrzewania powietrza nawiewanego. 

Rekuperacja znajduje zastosowanie zarówno w budynkach mieszkalnych, jak i komercyjnych, takich jak biura, szkoły, hotele, a także w obiektach przemysłowych. Wszędzie tam, gdzie ważne jest utrzymanie wysokiej jakości powietrza oraz efektywne zarządzanie energią, rekuperatory stają się nieodzownym elementem nowoczesnych systemów HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning – grzanie, wentylowanie, klimatyzowanie).

Jak działa rekuperacja? Kilka słów o samym procesie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła to innowacyjny proces, który łączy efektywność energetyczną z poprawą jakości powietrza w budynkach. Aby zrozumieć, jak działa rekuperacja, należy przyjrzeć się jej podstawowym zasadom działania. 

System rekuperacji składa się z dwóch głównych obiegów powietrza – nawiewnego i wywiewnego. Zużyte, ciepłe powietrze z wnętrza budynku jest usuwane na zewnątrz przez wymiennik ciepła, gdzie jego energia termiczna jest przekazywana do strumienia świeżego, chłodniejszego powietrza, które jest wprowadzane do pomieszczeń. Zasada działania rekuperacji polega na tym, że wymiennik ciepła w rekuperatorze pozwala na odzyskiwanie nawet do 90% energii cieplnej z powietrza wywiewanego, co znacząco redukuje koszty ogrzewania.

Proces ten odbywa się bez mieszania się strumieni powietrza, co jest kluczowe dla utrzymania wysokiej jakości powietrza i higieny wewnętrznej. Jak działa wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła w praktyce? Wymuszony ruch powietrza jest sterowany za pomocą wentylatorów, które zapewniają ciągły dopływ świeżego powietrza oraz usuwanie zanieczyszczonego, zużytego powietrza. Dodatkowo rekuperatory mogą być wyposażone w filtry, które zatrzymują zanieczyszczenia i alergeny, co jest szczególnie ważne dla osób cierpiących na alergie. W ten sposób, dzięki zastosowaniu rekuperacji, możemy cieszyć się nie tylko komfortem termicznym, ale także zdrowszym i czystszym powietrzem w naszych domach i miejscach pracy.

Jak działa rekuperator – przyjrzyjmy się temu z bliska

Zasada działania rekuperatora jest banalna, a uzyskany efekt – niebanalny! 

Czerpnia powietrza zewnętrznego i filtracja

Powietrze zewnętrzne jest pobierane z zewnątrz na czerpni zlokalizowanej najczęściej na ścianie zewnętrznej budynku. Zasysanie powietrza wymusza wentylator nawiewny w rekuperatorze. Następnie powietrze przepływa przez filtr. Proces filtracji eliminuje z powietrza dostarczanego do domu zanieczyszczenia takie jak pyły, pyłki roślin czy zarodniki, co tworzy duży komfort przebywania w dobrze przewietrzonych pomieszczeniach, a jest szczególnie istotne dla alergików. Cały proces jest kluczowy dla zapewnienia zdrowego i świeżego powietrza w pomieszczeniach, co jest fundamentalnym celem rekuperacji.

Wymiennik ciepła – przeciwprądowy

Za filtrem znajduje się wymiennik ciepła. Z jednej strony wymiennika przepływa przefiltrowane powietrze zewnętrzne, a w przeciwnym kierunku napływa powietrze usuwane z pomieszczeń (również przepuszczone wcześniej przez filtr). Konstrukcja takiego urządzenia nie pozwala na mieszanie się tych strumieni. Wymiennik, w którym strumienie powietrza przepływają równolegle do siebie, ale w przeciwnych kierunkach, nazywany jest wymiennikiem przeciwprądowym. Znaczna powierzchnia styku strumieni powietrza zapewnia dużą sprawność wymiany ciepła pomiędzy nimi. Zasada działania rekuperatora polega na efektywnym odzyskiwaniu ciepła, co pozwala na ogrzewanie powietrza zimą i jego schładzanie latem, co dodatkowo podnosi komfort mieszkańców.

By-pass

Jak działa wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła z użyciem by-passu? System ten pozwala na oszczędzanie energii i zapewnia komfort termiczny, szczególnie w cieplejsze miesiące, bez konieczności ogrzewania powietrza nocą.

Sam by-pass to przewód omijający wymiennik ciepła. Wykorzystuje się go w okresie letnim, a dokładniej – w nocy, gdy temperatura w pomieszczeniach jest wyższa niż temperatura zewnętrzna. Chłodne, świeże powietrze omija wymiennik ciepła i bezpośrednio jest nawiewane do domu. W tanich rekuperatorach jest również dość nieszczęśliwie wykorzystywany jako system antyzamrożeniowy w zimie. 

Dystrybucja powietrza

Powietrze rozprowadzane jest po budynku systemem kanałów, kształtek, rozdzielaczy i anemostatów, a jego przepływ wymuszony jest działaniem wcześniej wspomnianego wentylatora nawiewnego. 

Proces ten zapewnia równomierne rozprowadzenie świeżego, przefiltrowanego powietrza do wszystkich pomieszczeń, co przyczynia się do optymalnego komfortu klimatycznego wewnątrz budynku. Dzięki dobrze zaprojektowanemu systemowi kanałów powietrze jest dostarczane efektywnie, zapewniając idealne warunki do życia i pracy.

Usuwanie powietrza z pomieszczeń

Wyciąg powietrza z pomieszczeń zapewnia wentylator wywiewny w centrali. Po przepłynięciu przez wymiennik ciepła powietrze usuwane jest wyrzutnią zlokalizowaną często na ścianie zewnętrznej budynku lub na dachu. Zasada działania rekuperatora w tej fazie polega na skutecznym usuwaniu zużytego powietrza, co jest niezbędne do utrzymania wysokiej jakości powietrza w pomieszczeniach. Dzięki temu systemowi, zużyte powietrze jest systematycznie wymieniane na świeże, co eliminuje zanieczyszczenia i zapewnia zdrowe warunki do oddychania.

Ochrona wymiennika

Wymiennik jest najważniejszym elementem rekuperatora. W każdym systemie wentylacyjnym musi być chroniony przed zamrożeniem kondensatu, kiedy temperatura na zewnątrz spada poniżej 0°C. Producenci stosują różne systemy antyzamrożeniowe. 

Najbardziej energooszczędnym sposobem ochrony wymiennika jest zastosowanie wstępnej nagrzewnicy powietrza nawiewnego dopasowującej moc do trybu pracy. Modulacja nagrzewnicy powoduje możliwie niskie zużycie prądu. W zimie, gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej zera, automatyczna regulacja centrali wentylacyjnej włącza nagrzewnicę, która podnosi temperaturę powietrza na tyle, aby nie dopuścić do zaszronienia wymiennika ciepła. 

Regularna wymiana powietrza nawiewno-wywiewnego, nieblokowana zlodowaceniem, powoduje, że przez większość czasu wymiennik sam się „odmraża” różnicą temperatur strumieni powietrza. Jak działa rekuperacja w kontekście ochrony wymiennika? Dzięki odpowiednim systemom antyzamrożeniowym rekuperator działa efektywnie nawet w najzimniejszych warunkach, zapewniając ciągłą wymianę powietrza i komfort termiczny.

Nagrzewnica o modulowanej mocy jest dość drogim elementem rekuperatora, dlatego w tańszych urządzeniach stosowane są alternatywne sposoby ochrony wymiennika. Popularnym i tańszym w produkcji systemem ochrony wymiennika jest ograniczanie ilości zimnego powietrza zewnętrznego na wymienniku, np. przez ograniczenia wydajności lub po prostu blokady wentylatora nawiewnego przy temperaturach minusowych, bądź blokady czerpni powietrza. Ciepło oddawane jest na wymiennik zamiast do ogrzewania powietrza nawiewanego.

W zależności od producenta i zastosowanej wersji sterowania nawiewem w celu ochrony wymiennika można przewidzieć następujące niekorzystne skutki tego rozwiązania:

– ogromne podciśnienie w domu a przez skuteczny wywiew całego ogrzanego powietrza z domu straty ciepła większe nawet o 70%, co ma ogromny wpływ na zwiększenie rachunków za ogrzewanie,

– niekomfortową temperaturę nawiewu, jeśli w rekuperatorze do ochrony wymiennika wykorzystywany jest bypass – powietrze do nawiewów w dużej części jest zaciągane bezpośrednio z zewnątrz, omija wymiennik, więc nie jest ogrzewane powietrzem wywiewanym i jego temperatura jest nieprzyjemnie niska,

– nawiewanie powietrza zużytego (recyrkulacja), czyli brak potrzebnej wymiany powietrza – system antyzamrożeniowy w tym wypadku polega na zastosowania przepustnicy, zamykającej czerpnię powietrza. Ogrzane, zużyte powietrze jest wprowadzane ponownie na wymiennik, a następnie ponownie do nawiewów. Usuwane jest na zewnątrz dopiero wtedy, kiedy nie grozi zaszronienie wymiennika i jest możliwość wprowadzenia na wymiennik świeżego powietrza.

Podsumowanie

Zasada działania rekuperatora, jak widać, jest banalna, a uzyskany efekt – niebanalny! Wysokiej klasy rekuperator dba o dostarczenie świeżego, odfiltrowanego, czasem dodatkowo schłodzonego powietrza do domu, jednocześnie odzyskując ciepło z powietrza zużytego, które musi być regularnie usuwane z pomieszczeń. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych technologii rekuperacja pozwala na znaczące zmniejszenie kosztów ogrzewania zimą, a także na poprawę komfortu termicznego latem. Filtracja powietrza zapewnia czystość i higienę wewnątrz budynku, co jest szczególnie istotne dla osób z alergiami czy problemami zdrowotnymi.

Ponadto efektywne zarządzanie energią sprawia, że rekuperatory są coraz częściej stosowane w nowoczesnych budynkach mieszkalnych i komercyjnych, stając się standardem w budownictwie ekologicznym. Inwestycja w rekuperator to nie tylko oszczędność energii, ale także dbałość o zdrowie i komfort mieszkańców.