„Rekuperacja” a ogrzewanie domu jednorodzinnego - czy takie rozwiązanie wystarczy?

Czy możliwe jest ogrzewanie domu jednorodzinnego wyłącznie przy użyciu ciepła pozyskiwanego z instalacji wentylacji mechanicznej? A jeśli tak, jakie wyniki można wówczas osiągnąć? Odpowiedzi na te pytania można uzyskać dzięki symulacji, w której porównano pracę instalacji w budynku jednorodzinnym z lat 80-tych, przed i po termomodernizacji oraz instalację w nowoczesnym budynku pasywnym. 

Wymiana Powietrza i Rola Rekuperacji w Domu Jednorodzinnym

Wraz ze zmianą standardów w budownictwie i rosnącym zapotrzebowaniem na bardziej energooszczędne domy, metody wymiany powietrza między budynkiem a otoczeniem uległy zmianie. Wentylacja mechaniczna, zwłaszcza rekuperacja, stała się kluczowym rozwiązaniem. Rekuperacja, czyli odzysk ciepła z powietrza wywiewanego z domu, umożliwia skuteczną wymianę powietrza przy minimalnych stratach energii. Jest to szczególnie korzystne dla mieszkańców miast dotkniętych smogiem i alergików, ponieważ pozwala na dostarczenie świeżego, oczyszczonego powietrza do każdego pomieszczenia w budynku. Zaawansowane filtry stosowane w systemach rekuperacji zapewniają wysoką jakość nawiewanego powietrza, co ma duże znaczenie, zwłaszcza w sezonie alergii.

Przestarzałe normy dotyczące wentylacji mechanicznej w domach - Co warto wiedzieć?

Podstawowe wymogi prawne dotyczące wentylacji mechanicznej w budynkach mieszkalnych opisane są w różnych normach, jednak wiele z nich jest już przestarzałych. Warto dowiedzieć się, jakie są różnice między normami sprzed lat a współczesnymi wytycznymi projektowania wentylacji mechanicznej, szczególnie w przypadku domów jednorodzinnych. 

• PN-83/B-03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.” 
• PN-76/B-03420 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego.”
• PN-78/B-03421 „Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.”
• PN-87/B-02151 „Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach”.
• Ustawa Prawo Budowlane z dnia 7 lipca 1994 r wraz ze zmianami.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 roku wraz ze zmianami.

Normy te są już przestarzałe, gdyż mają kilkadziesiąt lat. Trudno w nich znaleźć precyzyjne wytyczne dotyczące projektowania wentylacji mechanicznej w budynkach jednorodzinnych. Zawierają jednak informacje dotyczące ilości powietrza, która musi zostać wymieniona w różnych pomieszczeniach ze względu na ich przeznaczenie. itp. W przypadku budynków mieszkalnych to zazwyczaj kuchnia definiuje natężenie strumienia powietrza. Poniżej przedstawiono ilości wentylowanego strumienia dla poszczególnych pomieszczeń:

• kuchnia z oknem zewnętrznym wyposażona w kuchenkę gazową lub węglową - 70m3/h
• kuchnia z oknem zewnętrznym, wyposażona w kuchenkę elektryczną - 30m3/h w mieszkaniu do 3 osób, 50m3/h w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób.
• kuchnia bez okna zewnętrznego wyposażona w kuchenkę elektryczną - 50m3/h
• kuchnia bez okna zewnętrznego, wyposażona w kuchenkę gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją wywiewną - 70m3/h
• łazienka z WC lub bez - 50m3/h
• oddzielny WC - 30m3/h
• pomieszczenie bezokienne (np.: garderoba) - 15m3/h

Na podstawie tych parametrów projektowane są instalacje mechaniczne w budynkach jednorodzinnych. Co daje nam wentylacja mechaniczna? Czy jest ona tak naprawdę potrzebna? 

Wentylacja mechaniczna a wymiana powietrza - Dlaczego warto wybrać rekuperację?

Wraz ze zmianą standardów w budownictwie i dążeniu do budowania coraz bardziej energooszczędnych domów, zmieniły się sposoby wymiany powietrza między budynkiem a otoczeniem. Wentylacja mechaniczna stała się praktycznie niezbędna. Wentylacja grawitacyjna, której działanie opiera się na nawiewaniu powietrza przez nieszczelności np. w stolarce okiennej i usuwaniu z budynku przez piony wentylacyjne, w nowym budownictwie, dążącym do jak największej szczelności budynku, nie powinna już mieć zastosowania.

Wybór powinien więc paść na wentylację mechaniczną, która jest szczególnie korzystnym rozwiązaniem dla mieszkańców miast dotkniętych problemem smogu czy alergików. Odpowiednio zaprojektowana wentylacja zapewnia dopływ świeżego powietrza do każdego pomieszczenia w budynku. Dodatkowo zastosowanie wysokiej klasy filtrów znacząco poprawia jakość nawiewanego powietrza, co jest przydatne szczególnie zimą, czy wiosną kiedy powietrze jest pełne alergenów.

Rekuperacja w budynku z lat 80-tych vs. w budynku pasywnym - Analiza efektywności grzewczej.

W poniższej analizie porównano korzyści i możliwości zastosowania rekuperacji w instalacjach wentylacji mechanicznej na przykładzie budynku z lat 80-tych po gruntownej termomodernizacji oraz budynku pasywnego. Odkryj różnice w wynikach symulacji i dowiedz się, jakie efektywności grzewcze można osiągnąć dzięki zastosowaniu rekuperacji. Spis powierzchni i kubatur pomieszczeń wraz z przyjętymi strumieniami wentylowanymi prezentuje poniższa grafika.

Powierzchnia i kubatura analizowanego domu

Jak można zaobserwować w tabeli, zużyte powietrze wywiewane jest przede wszystkim z kuchni wyposażonej w kuchenkę gazową. Zgodnie z normą jest to 70 m3/h. To samo tyczy się łazienek, z których odprowadzane jest po 50 m3/h. Wiatrołap ma ponadnormową ilość wywiewanego powietrza równą 30 m3/h. Ma to pomóc w bilansowaniu całości dostarczanego i odbieranego powietrza z budynku. Tym sposobem strumień nawiewany do budynku wynosi 200 m3/h i jest równy strumieniowi powietrza wywiewanego. Dla podanych parametrów budynku przeprowadzono symulacje, której celem było znalezienie minimalnej temperatury, przy której wentylacja mechaniczna jest w stanie pokryć całość zapotrzebowania cieplnego. Uzyskane wyniki dla budynku z lat 80-tych przed i po termomodernizacji porównano z wynikami dla budynku pasywnego. 

Parametry temperaturowe instalacji

W instalacji zastosowano nagrzewnice o średnicy fi 200 mm, a z centrali wychodzą przyłącza fi 160 mm. Taki zabieg pozwolił na zmniejszenie prędkości przepływu przez nią. Tym samym znacząco zmniejszono opory na instalacji wentylacyjnej. Przyjęto, że temperatura projektowa zewnętrzna to -20 st. Celsjusza, a za centralą znajduje się powietrze o temperaturze 16 st. Celsjusza. Nagrzewnica zasilana jest wodą kotłową o temp. 45 st. Celsjusza. Układ pracuje na różnicy temp. równej 5 st. Celsjusza, czyli woda powracająca ma temperaturę 40 st. Celsjusza. Taki układ sprawia, że powietrze za nagrzewnicą, trafiające do pomieszczeń przy parametrach mocy nagrzewnicy wynoszącej 1,6 kW ma temperaturę 40 st. Celsjusza. Grafika poniżej prezentuje, od jakiej temperatury w takim układzie nagrzewnica spełni całość zapotrzebowania na ciepło dla analizowanego budynku. 

Wyniki uzyskane dla temp. wody zasilającej nagrzewnicę równej 45 st. Celsjusza

Moc nagrzewnicy się nie zmienia, gdyż w symulacji parametry instalacji są stałe. Zmienia się natomiast zapotrzebowanie na moc budynku. Uzyskane parametry nie są wystarczające do efektywnego ogrzania analizowanego budynku, nie pozwalają na uzyskanie wymaganego komfortu cieplnego jego mieszkańcom. Istnieje jednak prosty sposób na osiągnięcie pożądanego wyniku. Zwiększając moc systemu, w dokładnie tym samym budynku, z tą samą nagrzewnicą działającą w tej samej instalacji, poprzez zwiększenie jedynie wartości parametru temperatury wody zasilającej nagrzewnice do 55 st. Celsjusza otrzymamy sensowne rezultaty. Powracająca woda będzie miała wtedy temperaturę 50 st. Celsjusza. Temperatura nawiewanego strumienia wzrośnie do 49 st. Celsjusza. Przy takich parametrach moc uzyskiwana z nagrzewnicy wyniesie 2,2 kW. Wyniki jakie przyniesie wspomniana zmiana zostały podane w tabeli poniżej. Tym razem udało się osiągnąć zamierzoną efektywność grzewczą instalacji.

Parametry temperaturowe instalacji

Nie zmieniło się zapotrzebowanie na ciepło badanych budynków oraz ich szczytowe zapotrzebowanie na moc. Zmieniły się parametry wartości temperatur, w których nagrzewnica pokrywa zapotrzebowanie na ciepło budynku. Dla budynku przed termomodernizacją, temperatura graniczna, w której zapotrzebowanie budynku będzie przewyższało moc dostarczoną wynosi 7,4 st. Celsjusza. Dla tego samego budynku z lat 80-tych po termomodernizacji temperatura ta wynosi -1,3 st. Celsjusza. Taki wynik można uznać za zadowalający. W nowoczesnym budynku pasywnym, wybudowanym w bardzo dobrej technologii izolacji, temperatura dochodzi do -13,5 st. Celsjusza. Jest to bardzo dobra wartość tego parametru, który zbliża się wręcz do zakresu temperatur projektowych, np. w 1-szej strefie klimatycznej, w której minimalna temperatura projektowa wynosi -16 st. Celsjusza. Końcowe wyniki symulacji prezentuje poniższa grafika:

Wyniki uzyskane dla temp. wody zasilającej nagrzewnicę równej 55 st. Celsjusza

Na podstawie wyników symulacji okazuje się, że rekuperacja może być wystarczającym źródłem ciepła w niektórych przypadkach. W nowoczesnym budynku pasywnym, wybudowanym w bardzo dobrej technologii izolacji, rekuperacja może być w stanie pokryć całe zapotrzebowanie na ciepło. Temperatura graniczna, przy której zapotrzebowanie budynku przewyższa moc dostarczoną przez rekuperację, wynosi około -13,5 st. Celsjusza. Jest to bardzo dobra wartość tego parametru, która zbliża się wręcz do zakresu temperatur projektowych, np. w pierwszej strefie klimatycznej, gdzie minimalna temperatura projektowa wynosi -16 st. Celsjusza.

Warto jednak pamiętać, że rekuperacja może nie być wystarczająca w starszych budynkach, zwłaszcza tych przed termomodernizacją. Dla takich przypadków, istnieje możliwość zwiększenia mocy systemu, co pozwala na pokrycie większego zapotrzebowania na ciepło. Dzięki temu efektywność grzewcza może być zwiększona, a rekuperacja nadal pełnić rolę ważnego źródła ciepła w domu jednorodzinnym. 

Rekuperacja jako Skuteczne Źródło Ogrzewania - Dla Nowoczesnych i Starszych Budynków

Podsumowując, rekuperacja może być atrakcyjnym rozwiązaniem jako źródło ogrzewania w nowoczesnych budynkach o niskim zapotrzebowaniu na ciepło. Dla starszych budynków, warto rozważyć jej wsparcie za pomocą innych systemów grzewczych, aby zapewnić odpowiedni komfort cieplny mieszkańcom. W każdym przypadku jednak, rekuperacja przyczynia się do poprawy jakości powietrza w domu i redukcji strat energii, co jest istotne z punktu widzenia ochrony środowiska i oszczędności finansowych.

Materiał opracowano na podstawie webinaru przeprowadzonego w ramach Webinarowej Środy przez Marcina Wernickiego pod tytułem “Czy wentylacja mechaniczna (rekuperacja) wystarczy do ogrzania lub schłodzenia budynku?”.

Potrzebujesz wsparcia lub chcesz znaleźć akredytowanego instalatora - skontaktuj się z nami