Czy rekuperacja wystarczy do ogrzania domu jednorodzinnego? Sprawdźmy!

Przestarzałe normy

Podstawowe wymogi prawne, które musi spełnić wentylacja mechaniczna w budynkach mieszkalnych można odnaleźć w następujących normach: 

• 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.

Wskazane normy nie są nowe, mają kilkadziesiąt lat. Ciężko jest w nich znaleźć wytyczne mówiące stricte o projektowaniu wentylacji mechanicznej w budynkach jednorodzinnych. Mówią one natomiast o ilościach powietrza, które musimy wentylować z poszczególnych pomieszczeń ze względu na ich przeznaczenie i ewentualny sprzęt w nich zamontowany

podkreśla Marcin Wernicki, ekspert Panasonic.

W budynkach mieszkalnych to kuchnia zazwyczaj będzie definiować natężenie tego strumienia. Poszczególne ilości wentylowanego strumienia wypisano poniżej:

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

Na podstawie tych parametrów jesteśmy w stanie zaprojektować zgodnie z normami instalacje mechaniczną w budynku jednorodzinnym. Co daje nam wentylacja mechaniczna? Czy jest ona tak naprawdę potrzebna? 

Komfort czystego powietrza

Wraz ze zmianą standardów w budownictwie i dążeniu do budowania coraz bardziej energooszczędnych domów, zmieniły się sposoby wymiany powietrza między budynkiem a otoczeniem. Czy wentylacja mechaniczna jest zatem konieczna?

Odpowiedz nasuwa się sama, oczywiście, że jest potrzebna. Przy obecnym standardzie szczelności nowych budynków bez wentylacji mechanicznej nie jesteśmy w stanie funkcjonować. Wentylacja grawitacyjna nie ma już racji bytu. Opierała się ona na nawiewaniu powietrza przez nieszczelności np. w stolarce okiennej i usuwaniu z budynku przez piony wentylacyjne. W nowym budownictwie nie ma już takiej możliwości.

wyjaśnia Marcin Wernicki, ekspert Panasonic.

Wentylacja mechaniczna poprawia jakość życia. Jest świetnym rozwiązaniem dla mieszkańców miast dotkniętych smogiem czy alergików. Wentylacja mechaniczna daje nam komfort. Odpowiednio zaprojektowana 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

W tym miejscu zajmiemy się omówieniem korzyści i możliwości zastosowania instalacji wentylacji mechanicznej na przykładzie budynku z lat 80-tych po gruntownej termomodernizacji, a następnie uzyskane wyniki porównamy z domem pasywnym. Spis powierzchni i kubatur pomieszczeń wraz z przyjętymi strumieniami wentylowanymi prezentuje poniższa grafika.

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. Z kolei wiatrołap ma ponad normową 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.

Zastosowano nagrzewnice, o średnicy fi 200 mm, z centrali wychodzą przyłącza fi 160 mm. Taki zabieg pozwolił na zmniejszenie prędkości przepływu, tym samym znacząco zmniejszył 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 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

Marcin Wernicki, ekspert Panasonic.

Grafika poniżej prezentuje od jakiej temperatury w takim układzie nagrzewnica spełni całość zapotrzebowania na ciepło dla analizowanego budynku.

Moc nagrzewnicy się nie zmienia, gdyż w symulacji parametry instalacji są stałe. Zmienia się natomiast zapotrzebowanie na moc budynku.

Uzyskane parametry jasno pokazują, że raczej o ogrzewaniu budynku taką instalacją mówić nie możemy. Natomiast analizując dokładnie ten sam budynek, z tą samą nagrzewnicą działającą w tej samej instalacji, a zwiększając jedynie wartość parametru temperatury wody zasilającej nagrzewnicę do 55 st. Celsjusza, temperatura na powrocie będzie wynosiła 50 st. Celsjusza. Temperatura nawiewanego strumienia wzrasta do 49 st. Celsjusza. Przy takich parametrach moc uzyskiwana z nagrzewnicy wynosi 2,2 kW.

wyjaśnia Marcin Wernicki, ekspert Panasonic.

Wspomniana zmiana, mająca przynieść oczekiwaną efektywność instalacji zawarta została w tabeli z danymi poniżej:

Jak przełoży się to na możliwości zaopatrzenia w ciepło naszego budynku?

Nie zmieniło się zapotrzebowanie na ciepło budynków oraz ich szczytowe zapotrzebowanie na moc. Zmieniły się parametry wartości temperatur, w których nagrzewnica pokrywa zapotrzebowanie na ciepło budynku.

Dla budynku przed termomodernizacją, temperaturą graniczną, w której zapotrzebowanie budynku będzie przewyższało moc dostarczoną jest 7,4 st. Celsjusza. Dosyć wysoko. Dla tego samego budynku z lat 80-tych po termomodernizacji ta temperatura wynosi już -1,3 st. Celsjusza. W nowoczesnym budynku pasywnym, wybudowanym w bardzo dobrej technologii izolacji, ta temperatura dochodzi do -13,5 st. Celsjusza. Zbliżamy się tutaj do temperatur projektowych, która np. w 1-szej strefie wynosi -16st. Celsjusza.

Marcin Wernicki, ekspert Panasonic.

Końcowe wyniki symulacji ukazano poniżej:

Chociaż norma wymaga od nas projektowania instalacji zgodnie z projektowymi temperaturami zewnętrznymi, musimy pamiętać, że prowadzą one czasem do przewymiarowania mocy urządzeń grzewczych. Uzyskany wynik na poziomie -13,5 st. Celsjusza jest zadowalający i sensowny w obliczu realiów sezonu grzewczego z jakim mieliśmy do czynienia w ostatniej dekadzie. Warto jednak zwrócić uwagę, że rekuperacja z nagrzewnicą mogłaby zasilić tylko budynek pasywny z podanych przykładów i tylko w I strefie klimatycznej. Pozwala to jednak na stwierdzenie, że w pewnych przypadkach rekuperacja może wystarczyć do ogrzania domu jednorodzinnego.

Źródło: Webinarowa Środa