Efektivní větrání s rekuperací

Mezinárodní centrum pro energeticky efektivní větrání (AIVC – Air Infiltration and Ventilation Centre) vytvořilo program budov „s téměř nulovou spotřebou energie“, v němž většina evropských zemí přijala plán, v rámci kterého se zavazují stavět od roku 2019 nové budovy ve smyslu tohoto programu.

Snižování energetické náročnosti je cíl, který si Evropské společenství dalo na počátku tohoto tisíciletí. Energetickou náročností budovy se přitom rozumí vypočítaná celková roční dodaná energie (GJ) potřebná k vytápění, větrání, chlazení, klimatizaci, přípravě teplé vody a osvětlení.

Větrání obytných budov u nás není dáno žádným předpisem – na rozdíl od pracovišť, škol apod. Vzduch má sice jen malou tepelnou kapacitu (1,2 kJ/(kg . K)),,objemy vzduchu v budovách jsou však velké. Dá se proto říci, že v dobře izolovaných domech může být ztráta větráním jednou z největších tepelných ztrát. Jak je velká, to závisí na tom, kolik vzduchu se vymění a jak se tato výměna uskutečňuje. Vzhledem k tomu se dnes už nejčastěji aplikuje nucené větrání, včetně rekuperace tepelné energie. Základními prvky, bez kterých by se rekuperační výměník nemohl nazývat rekuperační, jsou vzduchový výměník a ventilátor.

Vzduchový výměník
U rekuperačních jednotek se obvykle používá panelový výměník vyrobený z  plastových nebo hliníkových desek, jímž proudí odcházející a nasávaný vzduch a předává si tepelnou energii na teplosměnných plochách. Nejsofistikovanější panelové výměníky dokážou v současnosti rekuperovat přibližně 90 % energie proudícího vzduchu. Jednodušší panelové rekuperační výměníky pracují přibližně s šedesátiprocentní účinností.

Příklad:
Uvažujme o průměrném rodinném domě s plochou 200 m².
Kdybychom si pohráli s čísly a fyzikou
(Q = m . c . ΔT), teoreticky by se finanční rozdíl v úspoře mezi zmíněnými výměníky pohyboval někde u 6 000 Kč ročně (8 měsíců) při ceně 2 Kč/kWh elektrické energie v případě, že se vytápí elektrickou energií. Cena plynu nebo pevného paliva je však mnohem nižší, proto v reálných podmínkách bude tento rozdíl určitě výrazně nižší, protože okna a dveře nejsou stále zavřené a případné technické nedokonalosti ve vzduchotěsnosti stavby tomu určitě též nepomohou. Reálný rozdíl úspory rekuperačním větráním mezi výměníky se tak bude pohybovat určitě někde pod 2 500 Kč ročně u rodinného domu vytápěného plynem.

Ventilátory
Rekuperační výměníky nejsou jediným komponentem, který dokáže ušetřit energii v rekuperační jednotce. K proudění vzduchu je potřebný ventilátor, na jehož parametry se často pohlíží ve smyslu příkonu. Příkon ventilátoru je však jen částečný údaj, který neříká nic o úspoře. Ventilátor je tím efektivnější, čím je poměr vzduchového výkonu (m³/h) a elektrického příkonu (W) větší. Správným výběrem ventilátoru je možné ušetřit až do 70 % elektrické spotřeby ventilátoru. To, že jde o výraznou úsporu, je zřejmé.

K dosažení úspor elektrické energie existují na trhu energeticky úsporné ventilátory s EC motory. V rekuperačních systémech se v minulosti používaly v jednotkách především AC radiální ventilátory.

Vzhledem ke zvýšené spotřebě elektrické energie v posledních letech a snaze o úsporu provozních nákladů a energie se už na trh dostala nová generace energeticky úsporných ventilátorů, které jsou mechanicky kompatibilní s existujícími AC ventilátory (výsledek vývoje ve firmě ebm-papst). Tyto ventilátory s elektronicky komutovaným motorem (EC motorem) lze použít například s novým kolem RadiCal nebo radiálním kolem s dopředu zahnutými lopatkami. Výhody EC ventilátorů jsou:

• nízká spotřeba elektrické energie,
• plynulá regulace ventilátoru,
• nízká hlučnost.

U EC ventilátorů nejsou vyžadovány žádné další prvky na regulaci, jako jsou například frekvenční měnič apod. Mezi jejich velké výhody patří i schopnost pracovat při velmi nízkých otáčkách se stejně vysokou účinností – což má samozřejmě vliv na úsporu elektrické energie, ale také na životnost.

Radiální EC ventilátor s dozadu zahnutými lopatkami	Radiální EC ventilátor s dopředu zahnutými lopatkami

V souladu s trendem radikálního snížení spotřeby elektrické energie
Mnozí výrobci rekuperačních jednotek rea­gují v poslední době na trend radikálního snížení spotřeby elektrické energie, který je pro ně podnětem pro rozvoj lepších a úspornějších rekuperačních jednotek.

EC ventilátory nabízejí řešení regulace přes řídicí elektroniku, která je zabudovaná přímo na motorech ventilátoru. Otáčky lze regulovat v plném rozsahu ventilátoru od 10 do 100 %, což u frekvenčního měniče není běžné. Zároveň EC motory vykazují obecně vyšší účinnost než AC motory.

Příklad:
Uvažujme o průměrném rodinném domě, který má rekuperační jednotku. Při pracovním bodě ventilátoru 240 Pa na 160 m³/h bude příkon takovýto:

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

Po přepočtu vidíme, že finanční úspora použi­tím EC ventilátoru je téměř 550 Kč ročně (8 mě­síců) při ceně 2 Kč/kWh elektrické energie. Do srovnání byl přitom zahrnut jeden z nej­efektivnějších AC motorů na trhu.

Nové úsporné EC ventilátory pracují pomocí analogového vstupu 0–10 V DC nebo digitálního vstupu PWM. Další možností regulace u náročnějších aplikací je řízení pomocí protokolu Modbus.

Igor Baník
Obrázky: ebm-papst CZ

Autor působí ve společnosti ebm-papst CZ.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.