Nowe technologie budowlane i metody ograniczania strat ciepła
Z myślą o oszczędzaniu energii zmieniają się technologie budowlane, a uwaga projektantów i budowniczych skupia się na metodach ograniczania strat ciepła w budynkach. Stosuje się szczelne okna i drzwi, likwiduje się wszelkie drogi niekontrolowanego przedostawania się powietrza przez “skorupę” budynku.
Na ścianach montuje się grube warstwy izolacji i zabezpiecza się je przed przewiewaniem oraz przed parą wodną opuszczającą budynek. W konsekwencji oznacza to, że domy są bardzo szczelne. Dlatego w kontekście komfortu i jakości środowiska wewnętrznego konieczne jest zapewnienie sprawnego systemu wymiany powietrza.
Nowoczesne rozwiązania
W systemach wentylacji mechanicznej budynków mieszkalnych wymianę powietrza zapewnia układy nawiewno-wywiewne. Jednocześnie poddaje ono powietrze świeże podstawowej obróbce polegającej na wstępnej filtracji, a także – z uwagi na obniżanie energochłonności budynków – odzyskowi ciepła zawartego w strumieniu powietrza usuwanego. W bardziej rozbudowanych instalacjach stosuje się także elementy umożliwiające precyzyjne kontrolowanie temperatury powietrza nawiewanego lub dokładną filtrację powietrza.
Parametry powietrza
Stan komfortu cieplnego opisywany jest szeregiem parametrów. Do najważniejszych należą: temperatura powietrza i otaczających je przegórd wilgotność względna powietrza oraz stężenie dwutlenku węgla.
Temperatura i wilgotność
Temperatura i wilgotność jednoznacznie definiują stan powietrza pod kątem cieplnym. Z uwagi na to, że postrzeganie tych parametrów przez użytkowników pomieszczeń ma indywidualny charakter, ich wzajemne zależności najlepiej ilustruje wykres komfortu cieplnego.
Typowe układy wentylacji mechanicznej budynków mieszkalnych pozwalają utrzymać temperaturę pomieszczenia w akceptowalnym zakresie. Zapewnienie właściwego poziomu wilgotności względnej jest natomiast nieco problematyczne. Zimą, na skutek usuwania wilgotnego powietrza z pomieszczeń i zastępowania go świeżym o znacznie niższej zawartości wilgoci, następuje osuszanie wnętrza budynku.
Najbardziej powszechnym układem odzysku ciepła w urządzeniach przeznaczonych do wentylacji budynków mieszkalnych jest wymiennik rekuperacyjny pozbawiony możliwości odzysku wilgoci. Dlatego przy wyborze jednostki warto rozważyć rozwiązania umożliwiające transfer wilgoci ze strumienia powietrza usuwanego, np. za pomocą wymiennika entalpicznego.
Istotnym aspektem wpływającym na samopoczucie osób przebywających w pomieszczeniach jest także stężenie dwutlenku węgla. Strumień wymienianego powietrza powinien być uzależniony od liczby użytkowników oraz ich aktywności. W przypadku budynków mieszkalnych powinien wynosić co najmniej 20-25 m3/h/osobę (wydajność dzienna)
Energia a wentylacja
Wymiana powietrza w budynku wiąże się ze znacznym zużyciem energii. Jest to nieuniknione. Prąd jest niezbędny do zasilania wentylatorów. To jednak tylko część potrzeb energetycznych. Trzeba przede wszystkim pamiętać o tym, że zimą, wymieniając powietrze, trzeba je podgrzać. Ilość energii zużywanej do podgrzania powietrza doprowadzanego z zewnątrz może stanowić niemal połowę zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku.
W nowoczesnych, bardzo dobrze zaizolowanych domach straty ciepła na wentylację często przewyższają straty ciepła przez ściany, dach i okna łącznie. Oznacza to, że sprawność systemu wentylacji i odzysku ciepła ma bezpośredni wpływ na wielkość instalacji grzewczej, zapotrzebowanie na energię elektryczną pompy ciepła oraz na koszty eksploatacji budynku.
W koncepcji „Domu bez rachunków” wentylacja mechaniczna z wysokosprawnym odzyskiem ciepła jest jednym z kluczowych elementów bilansu energetycznego – ogranicza zużycie energii na ogrzewanie zimą i umożliwia wykorzystanie nadwyżek energii z instalacji fotowoltaicznej lub taniej energii z sieci w ramach taryf dynamicznych do poprawy jakości powietrza i komfortu w budynku.
Procentowy udział energii zużywanej na cele podgrzewania powietrza w całym bilansie energetycznym budynku jest tym większy, im mniej ciepła budynek traci przez ściany, stropy i okna. Systemy wentylacji mechanicznej pozwalają na regulowanie intensywności wentylacji w zależności od potrzeb. Warto z tego skorzystać. Istotne jest także odzyskiwanie ciepła z powietrza usuwanego z budynku.
Do oceny efektywności energetycznej rekuperatorów służy klasyfikacja zdefiniowana w Rozporządzeniu KE1253/14 obowiązująca dla wszystkich urządzeń wentylacyjnych przeznaczonych do budynków mieszkalnych. Klasa energetyczna (A+ lub A) służąca do szybkiej identyfikacji energochłonności rekuperatora wyznaczana jest m.in w oparciu o pomiary poboru mocy elektrycznej oraz sprawności temperaturowej układu odzysku ciepła.
Metodyka zawiera także elementy związane z układem sterowania i możliwości adaptacji urządzenia w zależności od zapotrzebowania na wymianę powietrza. Dodatkowo karta produktu powinna zawierać parametry służące do wyznaczenia klasy efektywności energetycznej, m.in. wartości zużycia energii w odniesieniu do strumienia powietrza oraz sprawności temperaturowej wymiennika.
Efektywność energetyczna
O efektywności energetycznej systemów wentylacyjnych z odzyskiem ciepła stanowi kilka czynników. Są to między innymi:
- sprawność odzysku ciepła w centrali wentylacyjnej,
- poprawne zaplanowanie sieci przewodów wentylacyjnych minimalizujące opory przepływu powietrza,
- właściwa regulacja instalacji,
- możliwość sterowania wydajnością wentylacji według aktualnych potrzeb mieszkańców,
- zapewnienie szczelności instalacji, budynku i odpowiedniej izolacyjności.
Nowoczesne systemy wentylacyjne mogą pracować w sposób elastyczny, dostosowując intensywność wymiany powietrza nie tylko do dostępności energii z instalacji fotowoltaicznej, lecz także do aktualnych cen energii elektrycznej w taryfach dynamicznych. W budynkach wyposażonych w PV, magazyn energii i inteligentne sterowanie wentylacja może zwiększać swoją wydajność w godzinach wysokiej produkcji słonecznej lub niskich cen energii, poprawiając jakość powietrza i jednocześnie zwiększając wykorzystanie taniej lub własnej energii. Ma to kluczowe znaczenie w systemie rozliczeń net-biling, gdzie energia oddana do sieci jest wyceniana po cenach hurtowych, a energia pobierana – po cenach detalicznych.
