Rekuperator do domu: rodzaje, parametry i ceny rekuperatorów

Rekuperacja to nowoczesny system wentylacyjny umożliwiający znaczne ograniczenie strat ciepła przy zapewnieniu maksymalnego komfortu klimatycznego wewnątrz budynku.

Montaż domowego rekuperatora to znakomite rozwiązanie dla świadomego inwestora ceniącego sobie wysoki komfort życia oraz nowoczesne, energooszczędne rozwiązania.

Rekuperacja – jak to działa?

Pod tajemniczo brzmiącą nazwą rekuperacji kryje się nowoczesna metoda wentylacji budynków oparta na systemie nawiewno-wywiewnym z dodatkową funkcją odzysku ciepła.

Metoda ta stosowana jest w nowoczesnym budownictwie charakteryzującym się dużą szczelnością.

Sercem systemu rekuperacji jest rekuperator – tak zwana centrala wentylacyjna z wymiennikiem ciepła.

Zadaniem systemu jest dostarczenie do wnętrza budynku świeżego, czystego powietrza oraz usunięcie z niego powietrza zanieczyszczonego.

Jak to działa?

Cały proces rozpoczyna się od pobrania świeżego powietrza zewnętrznego przez otwór nazywany czerpnią.

Następnie, pozyskane powietrze przemieszcza się kanałami wentylacyjnymi, trafia do rekuperatora i przechodzi przez wymiennik ciepła.

W wymienniku powietrze zostaje ogrzane lub ochłodzone (w zależności od pory roku) z wykorzystaniem energii pobranej z zanieczyszczonego powietrza usuniętego z pomieszczeń wewnątrz budynku.

Co istotne, powietrze pobrane i usuwane nie mieszają się ze sobą.

Po zakończeniu odbywającej się w rekuperatorze obróbki termicznej i jakościowej, pozyskane z zewnątrz powietrze zostaje przetransportowane do pomieszczeń wewnątrz budynku, zapewniając zdrowy klimat.

Budowa systemu rekuperacji

1. Rekuperator (centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła).
   Rekuperatorem nazywamy urządzenie wykorzystywane do wymiany powietrza w budynku o dużej szczelności.
   Rekuperator służy również do odzysku ciepła, odzysku wilgoci (w przypadku najbardziej zaawansowanych urządzeń) oraz filtracji powietrza.
   Procesy stanowiące istotę systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła zachodzą właśnie w rekuperatorze.
2. Przewody wentylacyjne.
   Przewody wentylacyjne to elementy przeznaczone do transportowania powietrza w obrębie systemu.
   Najczęściej wykonuje się je ze stali.
   W ramach systemu rekuperacji wyróżniamy cztery typy przewodów:
   • przewód czerpny łączący czerpnię z rekuperatorem – transportuje powietrze zewnętrzne do rekuperatora, w którym zostanie ono poddane obróbce termicznej oraz jakościowej,
   • przewody nawiewne łączące rekuperator z elementami nawiewnymi w pomieszczeniach domowych – transportuje powietrze po jego obróbce w rekuperatorze,
   • przewody wywiewne łączące elementy wywiewne w pomieszczeniach mieszkalnych z rekuperatorem – transportują wilgotne, zanieczyszczone powietrze,
   • przewód wyrzutowy umieszczony między rekuperatorem a znajdującą się się w dachu lub w ścianie wyrzutnią – transportuje na zewnątrz powietrze, z którego odzyskana została energia.
3. Elementy nawiewne.
   Są to elementy końcowe instalacji, których zadaniem jest wprowadzanie powietrza zewnętrznego do środka budynku.
4. Elementy wywiewne.
   Są to elementy końcowe instalacji, których zadaniem jest wyprowadzanie zanieczyszczonego powietrza z pomieszczeń wewnątrz budynku.
5. Czerpnia.
   Czerpnią nazywamy element początkowy instalacji wentylacyjnej służący do pobierania świeżego powietrza.
   Czerpnia zlokalizowana jest zwykle w ścianie lub w dachu budynku.
   Niekiedy spotyka się również czerpnie zainstalowane w bezpośrednim sąsiedztwie budynku.
6. Wyrzutnia.
   Wyrzutnią nazywamy element końcowy instalacji służący do wyprowadzania zużytego powietrza z wnętrza budynku.
   Wyrzutnia zlokalizowana jest zwykle w ścianie lub w dachu budynku.
   Niekiedy spotyka się również wyrzutnie zainstalowane w bezpośrednim sąsiedztwie budynku.

Rekuperator – rodzaje i budowa

Rekuperator, określany fachowo mianem centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, to urządzenie, w którego wnętrzu zachodzą procesy wymiany powietrza usuwanego i doprowadzanego do wnętrza budynku.

Rekuperatory stosowane są zwykle w nowoczesnych budynkach o wysokiej szczelności.

Rodzaje rekuperatorów

1. Rekuperatory z czynnikiem pośrednim (glikolem lub freonem) – urządzenia tego typu stosowane są zwykle w budynkach, w których zachodzą procesy zarówno ogrzewania, jak i chłodzenia pomieszczeń.
   W instalacji opartej na rekuperatorze z czynnikiem pośrednim kanał nawiewny musi zostać umieszczony nad kanałym wywiewnym.
2. Rekuperatory z ruchomym wypełnieniem (wymienniki obrotowe) – w urządzeniach tego typu do obracania wirnika z regeneratorem wykorzystuje się silniki elektryczne.
   Z tego powodu, rozwiązanie to nie należy do najpowszechniej stosowanych.
3. Rekuperatory płytowe (krzyżowe lub przeciwprądowe) – urządzenia płytowe (w szczególności te o przepływie krzyżowym) to najchętniej wybierane typy rekuperatorów.
   Znajdują one zastosowanie głównie w domach jednorodzinnych.
   Rekuperatory płytowe charakteryzują się stosunkowo niską ceną oraz prostą, nieawaryjną konstrukcją.

Aby rekuperator mógł spełniać swoje zadanie, należy:

• Zapewnić optymalny przepływ powietrza we wnętrzu budynku poprzez wykonanie podcięć między dolną krawędzią drzwi i podłogą.
  Przekrój wykonanej szczeliny w obrębie pomieszczeń mieszkalnych powinien wynosić co najmniej 80 cm2.
  W przypadku pomieszczeń sanitarnych i gospodarczych, podcięcie powinno być większe – co najmniej 200 cm2.
• Zrezygnować z dywanów i wykładzin z długim włosiem.
  Mogą one bowiem uniemożliwić swobodny przepływ powietrza.
• Zapewnić maksymalną szczelność okien, wykorzystując energooszczędne okna trzyszybowe.
• Zapewnić wygodne dojście serwisowe do wszystkich elementów urządzenia,
• Zapewnić odpowiednią izolację kanałów wentylacyjnych – nieprawidłowo wykonana izolacja znacząco obniża wydajność całego systemu i prowadzi do niekorzystnego osadzania się pary wodnej,

Budowa rekuperatora

Wymiennik ciepła

Element wykonany z tworzywa lub aluminium, odpowiedzialny za osiągnięcie odpowiedniego poziomu efektywności odzysku ciepła.

Ciepłe i zimne powietrze wędruje tu poprzez przylegające do siebie kanaliki, co prowadzi w efekcie do wymiany energii między strumieniami.

W domowych rekuperatorach stosuje się zwykle cztery rodzaje wymienników ciepła różniące się od siebie budową oraz efektywnością odzysku ciepła (parametru określanego także jako sprawność rekuperatora).

Są to:

• Płytowe wymienniki krzyżowe – na elementy tego typu składa się zestaw kanalików ułożonych naprzemiennie.
  Odseparowane od siebie strumienie powietrza (ciepłego i zimnego) przepływają w układzie określanym mianem krzyżowego.
  Oznacza to, że są one ułożone prostopadle do siebie nawzajem.
  Sprawność rekuperatorów wyposażonych w płytowe wymienniki krzyżowe waha się w zakresie 50-70%.
  Nowoczesną odmianą płytowych wymienników krzyżowych jest układ, którego ścianki pozwalają na przepuszczanie wilgoci między przepływającymi strumieniami.
  Rozwiązanie to funkcjonuje jednak prawidłowo tylko w ściśle określonych warunkach: powietrze wywiewane na wysokim poziomie czystości, powietrze czerpane podlegające zaawansowanej, skutecznej filtracji.
• Płytowe wymienniki przeciwprądowe – w układach tego typu kanaliki z przepływającymi strumieniami powietrza ciepłego i zimnego ułożone są równolegle względem siebie, a strumienie płyną w przeciwnych kierunkach.
  Taka konstrukcja wymiennika pozwala uzyskać znacznie wyższy poziom efektywności odzysku ciepła – nawet do 90%.
  Płytowe wymienniki przeciwprądowe występują w bardziej zaawansowanych wersjach z odzyskiem wilgoci oraz w wersjach podstawowych – bez niego.
• Wymienniki obrotowe – do wymiany ciepła między strumieniami ciepłego i zimnego powietrza dochodzi tutaj za pośrednictwem wirnika zbudowanego z kanalików (wykonanych najczęściej z cienkiej blachy).
  Przepływające przez kanaliki powietrze wprawia wirnik w wolny ruch obrotowy, wystawiając go na kontakt raz z ciepłym, raz z zimnym strumieniem powietrza.
  Gdy wirnik spotyka się z ciepłym strumieniem, jego ciepło jest pobierane i akumulowane w regeneratorze, a następnie oddawane do powietrza zimnego.
  Tego typu konstrukcja prowadzi do ograniczonego mieszania się powietrza nawiewanego i wywiewanego.
  Rekuperatory wyposażone w wymienniki obrotowe osiągają sprawność na poziomie 75-90%.
  Standardową funkcją w wymiennikach obrotowych jest odzysk wilgoci, którego parametry mogą zostać dodatkowo zwiększone poprzez zastosowanie warstwy higroskopijnej.
  Korzystanie z rekuperatora z wymiennikiem obrotowym niesie ze sobą ryzyko powstawania efektu szronienia tego elementu w sezonie zimowym.
  Układy regulacji i sterowania dobrane do specyficznych warunków funkcjonowania urządzenia minimalizują to ryzyko, pozwalając na bezproblemową pracę rekuperatora.
• Regeneracyjne, periodyczne wymienniki ciepła – ich konstrukcja zbliżona jest do opisanych powyżej wymienników obrotowych.
  Masa materiału regeneratora służąca do akumulacji ciepła jest tu jednak nieruchoma, a kolejne strumienie powietrza (usuwanego i wprowadzanego) są na nią kierowane naprzemiennie z wykorzystaniem układu przepustnic.
  Konstrukcja tego typu umożliwia niewielki stopień mieszania się strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego.
  Sprawność rekuperatorów wyposażonych w periodyczne wymienniki ciepła utrzymuje się na wysokim poziomie 80-95%.
  Efektywność odzysku wilgoci w urządzeniach tego typu wynosi natomiast 75-85%.
  Także i w tym przypadku, odpowiednio dobrane systemy regulacji i sterowania pozwalają uniknąć szronienia wymiennika w czasie sezonu zimowego.

Wymienniki ciepła stosowane w rekuperatorach możemy również podzielić ze względu na ich efektywność odzysku ciepła. Wyróżniamy więc:

• wymienniki standardowe, których efektywność mieści się w przedziale 40-60%,
• wymienniki średnio efektywne, których efektywność mieści się w przedziale 60-80%,
• wymienniki wysoko efektywne, których efektywność wynosi więcej niż 80% (na chwilę obecną jest to przedział 80-95%).

Im wyższa efektywność odzysku ciepłe wymiennika (sprawność rekuperatora), tym większe oszczędności możemy poczynić na ogrzewaniu naszego domu.

Wentylatory

Są to urządzenia, których zadaniem jest wymuszanie ruchu powietrza w instalacji. Wyróżniamy dwa rodzaje wentylatorów:

• wentylatory stałoprądowe – charakteryzujące się możliwością płynnej regulacji wydajności systemu na poziomie od 15 do 100%,
• wentylatory zmiennoprądowe – charakteryzujące się wykorzystaniem regulacji stopniowej opartej na fabrycznych ustawieniach wydajności.

Ze względu na ich oszczędność oraz możliwość dostosowania do aktualnych potrzeb użytkownika, w domach jednorodzinnych stosuje się zwykle wentylatory stałoprądowe.

By-pass

Specjalistyczny element rekuperatora stosowany w urządzeniach wyposażonych w płytowe wymienniki ciepła.

Element ten umożliwia swobodny przepływ powietrza przez rekuperator z pominięciem wymiennika ciepła.

Znajduje on zastosowanie w miesiącach letnich, gdy temperatura na zewnątrz budynku jest niższa niż w jego wnętrzu.

Wówczas, klapa by-passa otwiera się, nawiewając do pomieszczeń chłodne powietrze i tym samym – wychładzając cały budynek.

By-pass sprawdza się jednak również w miesiącach zimowych. Stanowi on wówczas ochronę wymiennika przed niekorzystnym dla układu szronieniem.

Wyróżniamy dwa rodzaje by-passów:

• By-passy automatyczne – element otwiera się i zamyka bez udziału użytkownika, na podstawie zaprogramowanych wcześniej ustawień.
  W razie potrzeby, użytkownik ma jednak możliwość zmiany parametrów urządzenia.
• By-passy ręczne – sterowanie urządzeniem odbywa się ręcznie poprzez zastąpienie w sezonie letnim wymiennika ciepła tak zwaną kasetą letnią.

Największą efektywnością oraz wygodą użytkowania charakteryzują się oczywiście by-passy automatyczne dostępne w większości najbardziej zaawansowanych technicznie rekuperatorów.

Sterowniki

Zadaniem sterowników jest regulacja wydajności rekuperatora na podstawie aktualnego zapotrzebowania budynku. Wyróżniamy:

• Sterowniki ręczne – za ich pomocą jesteśmy w stanie ustawić wydajność wentylatorów.
  Sterowniki ręczne nazywane są również stopniowymi.
  Brak zmiany ustawień w miarę zmieniających się pór roku może doprowadzić do drastycznego spadku wydajności całego systemu (poprzez nadmierną wentylację budynku w miesiącach zimowych i zbyt małą wentylację latem).
• Sterowniki automatyczne – układy o wysokim stopniu zaawansowania, które regulują strumienie powietrza na dwa sposoby.
  W podstawowych wersjach rekuperatorów znajdziemy sterowniki automatyczne umożliwiające regulację strumieni na podstawie ustawień czasowych.
  W najbardziej zaawansowanych urządzeniach umieszcza się natomiast sterowniki regulujące strumienie powietrza na podstawie bieżących parametrów jego jakości w pomieszczeniach.
  Ocenie podlegają tutaj, między innymi: wilgotność powietrza oraz zawartość dwutlenku węgla.

Najlepszą wydajność instalacji oraz najwyższy komfort jej użytkowania zapewni nam bez wątpienia rekuperator z automatycznym systemem sterowania.

Filtry

Zamontowane w rekuperatorze filtry służą do oczyszczania strumieni powietrza nawiewanego i wywiewanego, stanowiąc przy tym znakomitą ochronę wymiennika ciepła i wydłużając znacząco jego żywotność.

Układ przeciwzamrożeniowy

Układy antyzamrożeniowe stosowane są w rekuperatorach wyposażonych w płytowe wymienniki ciepła, chroniąc je przed szkodliwym dla systemu zamarzaniem oraz gromadzeniem się lodu na ich powierzchni.

Rekuperatory z wymiennikami obrotowymi i periodycznymi nie wymagają stosowania układów przeciwzamrożeniowych.

Wyróżniamy pięć rodzajów układów antyzamrożeniowych. Są to:

• Układ antyzamrożeniowy z elektryczną nagrzewnicą wstępną – nagrzewnica służy do wstępnego podgrzania powietrza nawiewanego do temperatury uniemożliwiającej zamarzanie wymiennika.
  W rekuperatorach energooszczędnych nagrzewnica wstępna sterowana jest w funkcji stopniominut.
  Dzięki temu rozwiązaniu, element włącza się i wyłącza w rytmie określonym na podstawie wartości temperatury powietrza nawiewanego.
• Układ antyzamrożeniowy z automatycznym by-passem – część powietrza pochodzącego z zewnątrz budynku przepływa przez rekuperator z wyłączeniem wymiennika ciepła.
  Dzięki temu, ciepłe powietrze usuwane z pomieszczeń ogrzewa wymiennik, zapobiegając jego zamarzaniu.
  Ten rodzaj układu antyzamrożeniowego wymaga zastosowania dodatkowej nagrzewnicy wtórnej, której zadaniem jest podgrzanie zimnego powietrza płynącego przez by-pass.
• Układ antyzamrożeniowy z automatycznym zwalnianiem obrotów wentylatora nawiewnego – układ taki umożliwia zmianę proporcji zimnego powietrza nawiewanego do ciepłego powietrza wywiewanego, zapobiegając tym samym zamarzaniu wymiennika ciepła.
• Układ antyzamrożeniowy z wyłączeniem wentylatora nawiewnego – rozwiązanie to polega na skierowaniu na wymiennik ciepła tylko jednego, ogrzanego strumienia powietrza pochodzącego z wnętrza budynku.
  Powietrze nawiewane jest w tym przypadku ogrzewane w systemie centralnego ogrzewania.
• Układ antyzamrożeniowy z zastosowaniem recyrkulacji – układ tego typu pozwala na mieszanie się strumieni powietrza wywiewanego (ciepłego) i nawiewanego (zimnego).
  Dzięki temu, temperatura powietrza przechodzącego przez wymiennik wzrasta, uniemożliwiając zamarzanie elementu.
  Aby recyrkulacja przyniosła oczekiwane rezultaty, powietrze wywiewane mieszające się z zimnym powietrzem zewnętrznym nie może pochodzić z pomieszczeń sanitarnych i pomocniczych.

Wybierając odpowiedni układ antyzamrożeniowy powinniśmy zdawać sobie sprawę, że istotę większości przedstawionych wyżej rozwiązań (poza elektryczną nagrzewnicą wstępną oraz by-passem) stanowi ograniczenie ilości powietrza zewnętrznego dostarczanego do wnętrza budynku w czasie odszraniania.

Instalację wentylacyjną wzbogacić możemy dodatkowo w gruntowy wymiennik ciepła, którego zadaniem jest wstępne podgrzanie powietrza zewnętrznego, zanim trafi ono do rekuperatora.

Lokalizacja rekuperatora i sposób jego podłączenia

Rekuperator jest niewielkim urządzeniem, które bez trudu zmieści się nawet w małych pomieszczeniach technicznych.

Użytkownicy dysponujący wyjątkowo małą przestrzenią, decydują się niekiedy na montaż urządzenia w obszernej szafie umiejscowionej w części mieszkalnej budynku.

Co do zasady, rekuperatory montujemy w pomieszczeniach zapewniających dodatnią temperaturę wewnętrzną w ciągu całego roku (zazwyczaj na poddaszu, w garażu, pralni lub innym pomieszczeniu gospodarczym).

Mogą to być zarówno pomieszczenia ogrzewane, jak i dobrze izolowane (bez konieczności ogrzewania).

Warunki takie zapewniają wysoką efektywność systemu niezależnie od pory roku, chroniąc powietrze zewnętrzne przed nadmiernym nagrzewaniem się w ciągu lata i nadmiernym wychładzaniem się w sezonie zimowym.

Niektórzy producenci dopuszczają montaż rekuperatora w pomieszczeniach o temperaturze ujemnej. Urządzenia tego typu wyposażone są jednak w obudowę o dużej warstwie izolacji cieplnej.

Rozwiązanie takie wymaga również zastosowania odpowiedniego zabezpieczenia odpływu skroplin z rekuperatora.

Niezależnie od dopuszczonych przez producenta warunków pracy rekuperatora, musimy pamiętać o umieszczeniu go w miejscu umożliwiającym bezproblemowy dostęp w celu kontroli sprawności urządzenia, prowadzenia prac konserwacyjnych oraz ewentualnych napraw.

Uwaga! Rekuperator nie może zostać umieszczony w kotłowni, w której pali się węglem.

Zanieczyszczenia obecne w tego rodzaju pomieszczeniu mogą bowiem wpływać negatywnie na pracę urządzenia.

Rekuperator powinien być połączony z kanałem wentylacyjnym w sposób pewny i solidny.

Miejsca łączenia (króćce) zabezpieczane są dodatkowo przed zsunięciem lub uszkodzeniem oraz wystąpieniem nadmiernych naprężeń.

Aby zminimalizować spadek sprawności wynikający z przepływu turbulentnego, należy na wylotach centrali:

• Dla zapewnienia maksymalnej sprawności instalacji, na wylotach rekuperatora należy zainstalować odcinki proste kanału wentylacyjnego, pamiętając o zachowaniu odpowiedniej odległości zgięcia kanału od urządzenia.
  Od strony wlotów (czerpni) zgięcie kanału wentylacyjnego powinno znajdować się w odległości równej średnicy kanału lub większej.
  Od strony wylotów (wyrzutni) zgięcie kanału wentylacyjnego powinno znajdować się w odległości o wartości 3-krotnej średnicy kanału.
  Kolana (zgięcia kanałów) znajdujące się zbyt blisko rekuperatora, powodując nadmierny opór przepływającego przez kanały powietrza, prowadzić mogą do zwiększenia poziomu hałasu generowanego przez urządzenie.
• Ze względu na konieczność zapewnienia swobodnego odpływu skroplin, rekuperator podłączony jest do instalacji kanalizacyjnej za pomocą specjalnego syfonu.
  W przypadku pomieszczeń zagrożonych czasowym spadkiem temperatury poniżej 0, elementy odprowadzające skropliny powinny zostać dodatkowo zabezpieczone kablami grzejnymi.
  Należy przy tym pamiętać, by elementy odprowadzające skropliny (syfony lub kratki ściekowe) były przez cały rok napełnione wodą.
  W przeciwnym wypadku, w okresie letnim istnieje ryzyko przedostawania się nieprzyjemnych zapachów z instalacji kanalizacyjnej do wnętrza domu.

Eksploatacja rekuperatora

Prawidłowa eksploatacja rekuperatora obejmuje wykonywanie regularnych, corocznych przeglądów oraz prac konserwacyjnych.

Kontrolę i wymianę filtrów w rekuperatorze wykonuje się w zależności od jakości powietrza w okolicy domu.

Uznaje się jednak, że, niezależnie od czynników zewnętrznych, filtry powinny być wymieniane nie rzadziej niż raz na 3-6 miesięcy.

Ignorowanie powyższego zalecenia prowadzi znacznego zmniejszenia wydajności całej instalacji.

W najgorszym wypadku może ono również skutkować trwałym uszkodzeniem rekuperatora lub skróceniem jego żywotności.

Raz do roku należy również wezwać firmę serwisującą w celu dokładnego wyczyszczenia wnętrza rekuperatora wraz z zamontowanym w nim wymiennikiem ciepła oraz sprawdzenia parametrów pracy urządzenia, takich jak:

• poziom wydajności wentylatorów,
• temperatura,
• ustawienia układu przeciwzamrożeniowego,
• ustawienia by-passów, etc.

W dalszej części artykułu wyjaśniamy na co zwrócić uwagę przy zakupie rekuperatora i ile kosztuje dobry rekuperator do domu jednorodzinnego.