Efektívne vetranie s rekuperáciou

Medzinárodné centrum pre energeticky efektívne vetranie AIVC (Air Infiltrarion and Ventilation Centre) vytvorilo program budov „s takmer nulovou spotrebou energie“, v ktorom väčšina európskych krajín prijala plán, v rámci ktorého sa zaväzujú stavať od roku 2019 nové budovy v zmysle tohto programu.

Znižovanie energetickej náročnosti je cieľ, ktorý si Európske spoločenstvo dalo na počiatku tohto tisícročia. Energetickou náročnosťou budovy sa pritom rozumie vypočítaná celková ročná dodaná energia (GJ) potrebná na vykurovanie, vetranie, chladenie, klimatizáciu, prípravu teplej vody a osvetlenie.

Vetranie obytných budov u nás nie je dané žiadnym predpisom – na rozdiel od pracovísk, škôl a pod. Vzduch má síce len malú tepelnú kapacitu (1,2 kJ/(kg . K)), jeho objemy v budovách sú však veľké. Dá sa preto povedať, že v dobre izolovaných domoch môže byť strata vetraním jednou z najväčších tepelných strát. Aká je veľká, to závisí od toho, koľko vzduchu sa vymieňa a ako sa táto výmena uskutočňuje. Vzhľadom na to sa dnes už najčastejšie aplikuje nútené vetranie vrátane rekuperácie tepelnej energie. Základnými prvkami, bez ktorých by sa rekuperačný výmenník  nemohol volať rekuperačný, sú vzduchový výmenník a ventilátor.

Vzduchový výmenník
Pri rekuperačných jednotkách sa zvyčajne používa panelový výmenník vyrobený z  plastových alebo hliníkových dosiek, cez ktorý prúdi odchádzajúci a nasávaný vzduch a odovzdáva si tepelnú energiu na teplovýmenných plochách. Najsofistikovanejšie panelové výmenníky dokážu v súčasnosti rekuperovať približne  90 % energie prúdiaceho vzduchu. Jednoduchšie panelové rekuperačné výmenníky pracujú približne so 60-percentnou účinnosťou.

Príklad:
Uvažuje sa o priemernom rodinnom dome s plochou 200 m².

Ak by sme sa pohrali s číslami a fyzikou (Q = m . c . ΔT), teoreticky by sa finančný rozdiel v úspore medzi spomínanými výmenníkmi pohyboval niekde pri 240 € ročne (osem mesiacov) pri cene 0,08 €/kWh v prípade, že sa vykuruje elektrickou energiou. Cena plynu alebo tuhého paliva je však oveľa nižšia, preto v reálnych podmienkach bude tento rozdiel určite výrazne nižší, keďže okná a dvere nie sú stále zatvorené a prípadné technické nedokonalosti vo vzduchotesnosti stavby tomu určite tiež nepomôžu. Reálny rozdiel úspory pri rekuperačnom vetraní s rôznymi výmenníkmi sa tak bude pohybovať určite niekde pod 100 € ročne pri rodinnom dome vykurovanom plynom.

Ventilátory
Rekuperačné výmenníky nie sú jediným kom­ponentom, ktorý dokáže ušetriť energiu v rekuperačnej jednotke. Na prúdenie vzduchu je potrebný ventilátor, na ktorého parametre sa často pozerá v zmysle príkonu. Príkon ventilátora je však len čiastkový údaj, ktorý nehovorí nič o úspore ventilátora. Ventilátor je tým efektívnejší, čím je pomer vzduchového výkonu (m3/h) a elektrického príkonu (W) väčší. Správnym výberom ventilátora možno ušetriť až do 70 % elektrickej spotreby ventilátora. To, že ide o výraznú úsporu, je zrejmé.
Na dosiahnutie úspor elektrickej energie existujú na trhu energeticky úsporné ventilátory s EC motormi. V rekuperačných systémoch sa v minulosti používali v jednotkách najmä AC radiálne ventilátory. Vzhľadom na zvýšenú spotrebu elektrickej energie v ostatných rokoch a snahu o úsporu prevádzkových nákladov a energie sa už na trh dostala nová generácia energeticky úsporných ventilátorov, ktoré sú mechanicky kompatibilné s existujúcimi AC ventilátormi (výsledok vývoja vo firme ebm-papst). Tieto ventilátory s elektronicky komutovaným motorom (EC motorom) možno použiť napríklad s novým kolesom RadiCal alebo radiálnym kolesom s dopredu zahnutými lopatkami. Výhodou EC ventilátorov sú:

• nízka spotreba elektrickej energie,
• plynulá regulácia ventilátora,
• nízka hlučnosť.

Pri EC ventilátoroch sa nevyžadujú žiadne ďalšie prvky na reguláciu, ako sú napríklad frekvenčný menič, triak a pod. Medzi veľké výhody EC ventilátorov patrí aj schopnosť pracovať pri veľmi nízkych otáčkach s rovnako vysokou účinnosťou – čo má, samozrejme, vplyv na úsporu elektrickej energie, ako aj na životnosť.

V súlade s trendom radikálneho zníženia spotreby elektrickej energie
Mnohí výrobcovia rekuperačných jednotiek reagujú v ostatnom čase na trend radikálneho zníženia spotreby elektrickej energie, ktorý je pre nich podnetom na rozvoj lepších a úspornejších rekuperačných jednotiek. EC ventilátory od spoločnosti ebm-papst sú výsledkom reakcie na tieto požiadavky.

EC ventilátory ponúkajú riešenie regulácie cez riadiacu elektroniku, ktorá je zabudovaná priamo na motory ventilátora. Otáčky možno regulovať v plnom rozsahu ventilátora od 10 do 100 %, čo pri frekvenčnom meniči nie je bežné. Zároveň EC motory vykazujú vo všeobecnosti vyššiu účinnosť ako AC motory.

Príklad:
Uvažuje sa o priemernom rodinnom dome, ktorý má rekuperačnú jednotku. Pri pracovnom bode ventilátora 240 Pa na 160 m³/h bude príkon takýto:

• AC ventilátor 49 W,
• EC ventilátor 27 W.

Pri prepočítaní vidíme, že finančná úspora použitím EC ventilátora je takmer 21 € ročne (osem mesiacov) pri cene 0,08 €/kWh. Do výpočtu porovnania sa pritom zahrnul jeden z najefektívnejších AC motorov na trhu.

Nové úsporné EC ventilátory pracujú pomocou analógového vstupu 0-10 V DC alebo digitálneho vstupu PWM. Ďalšou možnosťou regulácie pri náročnejších aplikáciách je riadene protokolom Modbus.

Igor Baník
Obrázky: ebm-papst CZ

Autor pôsobí v spoločnosti ebm-papst CZ, s. r. o., ktorá vyvíja a vyrába ventilátory do náročných priemyselných aplikácií aj na domáce použitie.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK.