Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła. Czy rekuperacja w budownictwie mieszkaniowym się opłaca?

Rekuperacja, czyli wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, to nowoczesny sposób wentylacji w energooszczędnym budownictwie mieszkaniowym. Sprzyja utrzymywaniu wysokiej jakości powietrza w pomieszczeniach i pozwala zmniejszyć rachunki za ogrzewanie. Jakie są inne korzyści rekuperacji w budynkach? Ile można zaoszczędzić? Sprawdzamy.

Spis treści

1. Budowa i zasada działania rekuperacji
2. Jak działa rekuperacja? 
3. Jakie korzyści daje rekuperacja w budynku mieszkalnym?
4. Jakie ograniczenia i wady ma rekuperacja?
5. Czy rekuperacja się opłaca? Porównanie kosztów inwestycji i eksploatacji

Budowa i zasada działania rekuperacji

Rekuperacja, inaczej wentylacja mechaniczna z funkcją odzysku ciepła, dostarcza do pomieszczeń optymalną ilość świeżego, oczyszczonego z zanieczyszczeń powietrza. System cechuje się możliwością regulacji ilości powietrza nawiewanego oraz dostosowania jego parametrów (np. wilgotność, temperatura). Urządzenie nie zastąpi systemu grzewczego ani klimatyzacji, ale można dzięki niemu zaoszczędzić na rachunkach.

Najważniejszą zaletą rekuperacji jest odzysk ciepła, czyli wykorzystanie ciepła z powietrza wywiewanego i zastosowanie go do ogrzania powietrza napływającego. Opcjonalnie możliwy jest także odzysk wilgoci. W rekuperatorach w wymiennikiem entalpicznym następuje częściowy transfer wilgoci z wywiewu do nawiewu. W praktyce taka funkcjonalność ogranicza nadmierne wysuszanie powietrza (szczególnie zimą), co przekłada się na jego lepszą jakość i większy komfort przebywania w pomieszczeniach. 

Sercem systemu rekuperacji jest centrala wentylacyjna, potocznie zwana rekuperatorem, która składa się z następujących komponentów: 

• wentylatory (nawiewny i wywiewny),
• filtry,
• układ sterowania,
• wymiennik ciepła.

Oprócz tego cały system wentylacji z odzyskiem ciepła tworzą także inne elementy – przewody wentylacyjne, czerpnia, wyrzutnia, elementy nawiewne i wywiewne (anemostaty, kratki, zawory). Opcjonalnie instalacja rekuperacji może być również wyposażona w dodatkowe nagrzewnice i chłodnice powietrza, nawilżacze, dodatkowe filtry, tłumiki. Rekuperator może także bardzo efektywnie współpracować z gruntowym wymiennikiem ciepła (GWC), który służy do wstępnego podgrzewania lub chłodzenia powietrza. 

Jak działa rekuperacja? 

W systemie rekuperacji pobór świeżego powietrza z zewnątrz odbywa się za pośrednictwem czerpni, umieszczonej zwykle w przegrodzie zewnętrznej budynku. Następnie powietrze jest doprowadzone przez kanał wentylacyjny do centrali wentylacyjnej. W centrali przechodzi ono przez wymiennik ciepła, w którym odbiera energię cieplną od powietrza wywiewanego z pomieszczeń, ale nie miesza się z nim. Ogrzane, świeże powietrze jest nawiewane przez system przewodów nawiewnych do pomieszczeń użytkowych. Ta sama ilość powietrza jest usuwana i wtłaczana do budynku.

System transportuje zużyte powietrze do rekuperatora za pomocą elementów wyciągowych, gdzie następuje przekazanie jego energii cieplnej do powietrza czerpanego, a następnie usuwa je zewnątrz budynku przez przewody wentylacyjne i wyrzutnie. Obieg powietrza wymuszają wentylatory umieszczone w centrali, a cały proces przebiega cicho i z minimalnym zużyciem energii. 

W centralach wentylacyjnych z regeneracyjnym wymiennikiem ciepła stosuje się recyrkulację powietrza. Proces ten polega na tym, że część zużytego powietrza (wstępnie ogrzanego lub schłodzonego) jest ponownie wciągana przez system wentylacyjny i mieszana z powietrzem świeżym z zewnątrz. Takie rozwiązanie pozwala zredukować zużycie energii, ale może pogorszyć jakość powietrza. Stąd bardzo ważne jest stosowanie odpowiednich filtrów i kontrolowanie parametrów wentylacji.

Jakie korzyści daje rekuperacja w budynku mieszkalnym?

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła określana jest często mianem higienicznego systemu wentylacji. Jedną z najważniejszych korzyści rekuperacji jest bowiem poprawa jakości powietrza w pomieszczeniach. Nie od dziś wiadomo, że powietrze, którym oddychamy ma ogromny wpływ na nasze samopoczucie i zdrowie, a obecnie jest ono pełne rozmaitych zanieczyszczeń. Powietrze w zamkniętych pomieszczeniach może zawierać m.in.:

• alergeny,
• wysoki stopień zawilgocenia,
• chemikalia (np. ze środków czyszczących lub wydzielane przez podłogi, meble, dywany, panele itp.),
• radon (radioaktywny gaz, który przenika do budynków),
• tlenek węgla i dwutlenek azotu,
• dym tytoniowy.

Tak więc, jakość powietrza w pomieszczeniach jedynie częściowo zależy od powietrza zewnętrznego. Dodatkowym źródłem zanieczyszczeń w domach czy mieszkaniach jest np. wyposażenie (meble, okna, drzwi, wykładziny), środki chemiczne, wilgoć, zwierzęta domowe, ludzie. Wymienione czynniki przy braku odpowiedniej wentylacji powodują, że powietrze w pomieszczeniach z wentylacją grawitacyjną zwykle jest nawet gorszej jakości niż powietrze zewnętrzne. Badania wykazały, że w niewentylowanych sypianiach (z wentylacją grawitacyjną), w środku nocy stężenie dwutlenku węgla może przekraczać 2500 ppm, gdzie maksymalny zalecany poziom to ok. 600-1000 ppm. 

• Przeczytaj też: Klimatyzacja w bloku - czy można mieć klimatyzację w bloku? Przepisy i wskazówki montażowe

Rekuperacja w budownictwie mieszkaniowym nie tylko zapewnia właściwą wymianę powietrza, ale też dostosowuje jego parametry, w tym usuwa zanieczyszczenia za pomocą specjalnych filtrów. Przy czym filtry w systemach rekuperacji mogą być różnego rodzaju (np. filtry wstępne, HEPA, elektrostatyczne, węglowe) i skutecznie usuwają z powietrza pyły, kurz, roztocza, a nawet nieprzyjemne zapachy.  

Drugą ważną zaletą rekuperacji jest znaczna oszczędność energii, głównie w zakresie ogrzewania. Szacuje się, że koszty ogrzewania mogą zostać zmniejszone o ok. 20-50%, m.in. w zależności od efektywności instalacji, konstrukcji obiektu. Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła zmniejsza też obciążenie systemów grzewczych, co przekłada się na mniejsze zużycie energii elektrycznej, szczególnie w sezonie grzewczym. Ponadto, w okresie letnim rekuperacja przyczynia się do ograniczenia zapotrzebowanie na energię do chłodzenia, dodatkowo poprawiając komfort w pomieszczeniach. System rekuperacji wpływa na poprawę efektywności energetycznej całego budynku, a tym samym na długoterminowe oszczędności zarówno w zakresie energii elektrycznej, jak i cieplnej.

Do innych ważnych korzyści stosowania rekuperacji w budownictwie mieszkaniowym zalicza się:

• kontrolę wilgotności powietrza,
• zapobieganie rozwojowi pleśni i grzybów,
• zmniejszenie hałasu z zewnątrz,
• eliminacje przeciągów,
• zapobieganie nadmiernemu wysychaniu powietrza zimą,
• ochronę przed zawilgoceniem konstrukcji budynku,
• ochronę zdrowia przed szkodliwymi substancjami w środowisku,
• zmniejszenie emisji CO₂,
• ekologiczność systemu,
• zwiększenie ogólnego komfortu użytkowników,
• wzrost wartości nieruchomości z rekuperacją. 

Jakie ograniczenia i wady ma rekuperacja?

Rekuperacja w budownictwie mieszkaniowym to system, który bezsprzecznie poprawia jakość powietrza w pomieszczeniach i zwiększa komfort domowników lub użytkowników danej przestrzeni. Niestety wiąże się też z istotnymi ograniczeniami. Oto najważniejsze aspekty, które trzeba rozważyć przed wyborem wentylacji z odzyskiem ciepła:

• Koszty inwestycyjne: Instalacja systemu rekuperacji wiąże się z dość wysokimi kosztami zakupu i montażu. Może to stanowić barierę, zwłaszcza w przypadku remontów starszych budynków, w których konieczne jest dostosowanie infrastruktury.
• Koszty eksploatacji: chociaż rekuperacja sprzyja oszczędności energii, to nadal jest to urządzenie wymagające energii elektrycznej do napędu wentylatorów, koszty te zależą m.in. od wielkości systemu, intensywności pracy, odpowiedniej optymalizacji; szczególnie drogie w eksploatacji są nieodpowiednio zaprojektowane systemy wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.
• Koszty konserwacji: dodatkowe koszty utrzymania rekuperacji generuje wymiana filtrów, prace związane z czyszczeniem instalacji, inne prace serwisowe i naprawcze; przy czym nie należy oszczędzać na konserwacji, ponieważ zaniedbanie regularnej konserwacji ogranicza wydajność systemu, a nawet prowadzi do poważnych usterek.
• Hałas i wibracje: w nieoptymalnie zaprojektowanych oraz dużych instalacjach z rekuperacją o znacznej wydajności może pojawić się problem z nadmiernym hałasem.
• Problemy z wilgotnością: w niektórych przypadkach, jeśli system nie jest prawidłowo zaprojektowany, może dojść do nadmiernego wysuszenia powietrza w pomieszczeniach zimą, a tym samym do obniżenia komfortu użytkowników. 

Czy rekuperacja się opłaca? Porównanie kosztów inwestycji i eksploatacji

Aby ocenić opłacalność inwestycji w system rekuperacji na przestrzeni lat, dokonamy analizy uwzględniającej koszty zakupu i montażu, eksploatacji oraz potencjalnych oszczędności w latach 2017 i 2025. Uwzględnimy przy tym zmiany cen energii elektrycznej i kosztów ogrzewania, a także wzrost cen przeglądów i zakupu filtrów. W związku z postępem technologicznym i poprawą efektywności energetycznej rekuperacji z biegiem lat, przyjmujemy zmniejszone zużycie energii elektrycznej w 2025 r., w stosunku do systemów z 2017 r.

Analizę przeprowadzimy dla domu o powierzchni 100 m², wykonanego zgodnie z obowiązującymi obecnie standardami energooszczędności, z ogrzewaniem gazowym. Obliczenia oszczędności na ogrzewaniu wynikające z zastosowania rekuperacji przeprowadzimy dla najbardziej korzystnej i niekorzystnej hipotetycznej wartości: 20 i 50%. Zastosowane w analizie założone wielkości przyjmujemy orientacyjnie, bazując na uśrednionych cenach.

Średnie ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych w Polsce w latach 2017–2025 przyjęto na podstawie danych z Urzędu Regulacji Energetyk, z uwzględnieniem opłat dystrybucyjnych oraz zamrożenia cen przez rząd. 

Na podstawie powyższych wyliczeń i danych widzimy, że koszty inwestycji w system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła na przestrzeni lat 2017-2025 zwiększyły się średnio o ok. połowę. Nastąpił również spory wzrost kosztów związanych z eksploatacją rekuperacji, z powodu podwyżek cen energii elektrycznej, kosztów wymiany filtrów i przeglądów serwisowych. Niemniej jednak, system rekuperacji nadal przynosi oszczędności w zakresie ogrzewania, które rosną w związku z wyższymi kosztami energii. Jak już była mowa w tym artykule, to, ile dokładnie można zaoszczędzić na wentylacji z odzyskiem ciepła, zależy od wielu czynników, w tym m.in. od sprawności rekuperatora, jakości termoizolacji budynku czy rodzaju systemu grzewczego.

• Przeczytaj też: System BMS – jak automatyka budynkowa poprawia bezpieczeństwo w budynku?

Aby inwestycja była jak najbardziej opłacalna, zaleca się łączyć rekuperację z odnawialnymi źródłami energii, takimi jak panele fotowoltaiczne czy pompy ciepła, a także stosować inteligentne systemy zarządzania energią dla lepszej kontroli jej zużycia. Dzięki temu można znacznie ograniczyć koszty ogrzewania oraz koszty eksploatacji rekuperatora (które w tradycyjnych instalacjach ogrzewania np. z zastosowaniem paliwa stałego lub gazu będą dość wysokie).

• Przeczytaj też: Panele fotowoltaiczne – ceny na początku 2025. Ile kosztuje fotowoltaika?

Brak przemyślanego projektu instalacji w budynku, niska jakość urządzeń, nieefektywny projekt rekuperacji, błędne wykonanie czy nieoptymalna konfiguracja wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła sprawią, że potencjalne oszczędności w niewielkim stopniu przewyższą koszty eksploatacyjne. W najgorszym scenariuszu do rekuperacji trzeba będzie dokładać.

• Zobacz też: Najwyższe budynki mieszkalne w Warszawie

Zobacz galerię 15 zdjęć

Murowane starcie

Ogrzewanie – podłogowe czy grzejniki? MUROWANE STARCIE

inż. Marianna Leśniewicz