Rekuperace rodinného domu v Přestavlkách Pojem: Rekuperace, neboli zpětné získávání tepla je děj, při němž se přiváděný vzduch do budovy předehřívá teplým odpadním vzduchem. Teplý vzduch není tedy bez užitku odveden otevřeným oknem ven, ale v rekuperačním výměníku odevzdá většinu svého tepla přiváděnému vzduchu. Schéma principu rekuperace:
Příklady využití rekuperace v rodinném domě:
Účinnost rekuperace: Nulová účinnost je účinnost otevřeného okna - teplý vzduch je bez užitku odváděn a studený, čerstvý vzduch je přiváděn do místnosti, která rychle vychládá až na venkovní teplotu. Stoprocentní účinnost:(technicky nerealizovatelné) by byla tehdy, pokud by se přiváděný vzduch ohřál od odváděného na jeho původní teplotu. Místnost by byla větrána bez ztráty energie. Reálná účinnost rekuperace se pohybuje u běžně dostupných vzduchotechnických zařízení od 30 do 90 %, přičemž účinnost nad 60 % se považuje za dobrou, nad 80 % za špičkovou. Využití rekuperace Rekuperační výměníky tepla se nejčastěji osazují přímo do větracích jednotek. Rekuperaci je tak možno využít prakticky ve všech typech objektů při hygienicky nutném větrání a to od bytů a rodinných domů, přes občanské stavby, bazény až po průmyslové stavby. V poslední době se v souvislosti se vzrůstající cenou energie stále častěji rekuperace využívá i pro rodinné domy a byty. Rekuperační výměníky lze využít i v klimatizovaných objektech - zde dochází v letních měsících k "rekuperaci chladu" - přiváděný teplý vzduch je ochlazován odváděným, klimatizací vychlazeným vzduchem.
Výpočty hodnot při použití rekuperace
Aerodynamický výpočet vzduchu ρ := 1.13kg ⋅ m
−3
R := 8.314J ⋅ mol
−1
⋅K
−1
p...tlak R..plynová konstanta ρ.hustota vzduchu při teplotě 25°C T...termodynamická teplota
T := 298.16 ⋅ K p := ρ ⋅ R ⋅ T
3 kg
p = 2.801 × 10
mol
Pa
Podmínka kontiunity pro ustálené proudění M...hmotnostní průtok S ..průřez
d := 0.10 ⋅ m ρ := 1.13 ⋅ kg ⋅ m w := 7 ⋅
−3
w..rychlost
m s 2
π ⋅d
S :=
4
S = 7.854 × 10
−3
m
2
M := ρ ⋅ w ⋅ S M = 0.062
kg s
Proudění vzduchu potrubím Proudění potrubím může být laminární nebo turbulentní. Hranici mezi laminárním a turbulentním prouděním udává Reynlodsovo číslo: w := 7 ⋅
m s
v..kinetická viskozita
d := 0.10 ⋅ m −4
v := 4 ⋅ 10
Re :=
2
⋅m ⋅s
−1
w⋅ d
d..charekteristický rozměr Bude-li pro kruhový Re <2300 jedná se o turbulentí proudění
v 3
Re = 1.75 × 10
Produkce tepla lidí v obytné části
Do této složky se započte jen citelné teplo, jehož hodnota závisí na teplotě vzduchu a činnosti člověka. Za výchozí pro odvození se považuje produkce citelného tepla muže 62 W při mírně aktivní práci při teplotě okolního vzduchu 20 °C. Pro jinou teplotu a počet osob nl se hodnota koriguje. Pro různorodé složení skupiny osob v místnosti se provádí ekvivalentní přepočet podle vztahu pro počet mužů nm, žen nz a počet dětí nd. D....počet dětí
t := 25 °C nz := 1 D := 1 M := 1 n := 0.85 ⋅ nz + 0.75 ⋅ D + M n = 2.6 Q := n ⋅ 6.2 ⋅ ( 36 − t) Q = 177.32 w
nz...počet žen M...počet mužů t...teplota okolního vzduchu Q...citelné teplo
Průtok potrubím v := 7 ⋅
m
v ..rychlost
s
d....průměr potrubí Q..průtok potrubím
d := 0.10 ⋅ m 2
S :=
π ⋅d 4
S = 7.854 × 10
−3
m
2
Q := v ⋅ S Q = 197.92
m
3
hr
výpočet rekuperace pro teplotu vzduchu tR.....teplota přiváděného vzduchu pro rekuperaci tv....venkovní teplota
tv := 25°C n := 0.7
n....účinnost rekuperace tI := 20 °C tI..teplota odváděného odpadního vzduchu tR := tv + n ⋅ ( tI − tv) tR = 21.5 °C Návratnost rekuperace
Počítal jsem můj případ. Spotřeba za celý rok činí cca NT 7200Kwh. Podle spotřeby v létě odhaduji, že přibližně polovina je na topení. Plocha RD (prvního patra) je cca 110m2. n..účinost rekuperace kw := 4.20 Kč n := 0.7 NT := 7200 kw ⋅ hr
PL :=
NT 2 3
PL = 3.6 × 10 kw ⋅ hr
PL.. spotřeba na topení PT...úspora energie během 6-8 hodin denně DK...úspora energie rekuperací při účinnosti 70% K..úspora vyčíslena v korunách
Pokud bych uvažoval použití rekuperace, tak jak dlouho za den poběží? Podle praxe tak 6 až 8 hodin. Dejme tomu, že třetinu.
PT :=
NT 3 3
PT = 2.4 × 10 kw ⋅ hr Účinnost rekuperace je v průměru 70% (i když výrobci uvádí 90%).
DK := n ⋅ PT 3
DK = 1.68 × 10
kw ⋅ hr
K := DK ⋅ kw K = 7.056 × 10
3
Kč
Pokud bych to převedl na koruny, tak úsporu - 7056Kč (cena 1 kWh = 4,20Kč), kvůli které bych investoval 150 až 200 tisíc..... Návratnost se tedy pohybuje okolo 20 a 25 lety.
Větrání okny. Ty představují 50 až 75 % celkových tepelných ztrát jednoho domu.
Podíl ztrát vedením a větráním v roční spotřebě tepla
Podíl ztrát větráním v roční spotřebě v domech pro bydlení
Z obrázku je patrné, že při stoupající kompaktnosti jednotlivých domů (zvyšující se hodnota poměru A/Ve) se také zmenšuje podíl tepelných ztrát větráním. Při zahrnutí všech tepelných ztrát domu se ukazuje, jak mají sečtené všechny ztráty vedením relativně malý vliv oproti ztrátám větráním okny (světle modrá pole).
Srovnání podílů spotřeby tepla rodinného domu s rekuperační jednotkou a bez ní
Srovnání podílů spotřeby tepla bytového domu s rekuperační jednotkou a bez ní
Z důvodu velké počáteční investice jsem pro svůj projekt zvolil i jinou variantu a to: Řízené větrání systémem LUNOS zaručuje: • Splnění hygienických nároků na větrání a bytovou hygienu. • Omezuje pronikání hluku z ulice (obsahuje protihlukovou vložku). • Úsporu větracího tepla a nízké provozní náklady. • Provozní stabilitu větracího systému. • Zamezení průniku odpadního vzduchu přes hlavní potrubí z jiných větraných prostorů. Toto řízené větrání by se u firmy Štorc dalo pořídit do 50 000 Kč, což je mnohem méně nákladnější než rekuperace. Schéma rodinného domu při použití větracího systému Lunos:
Závěr Rekuperace by uspořila tepelnou energii v zimním období a ještě by vyřešila problém z odhlučněním. Také by se mohlo rekuperace využít v letních měsících k ochlazení přicházejícího horkého vzduchu. V současné době je rekuperace finančně nákladná a návratnost kolem 25 let (podle plochy). Levnějším řešením je systému řízeného větrání. Nucené větrání sice neohřívá přiváděný vzduch vzduchem odváděným, ale pouze využívá teplo odváděného vzduchu k ohřátí chodby či WC. Má tedy nižší schopnosti než rekuperace, ale za přibližně čtvrtinové náklady (odhad). V rodinném domě, kde by byl použit systém větrání,
čtvrtinové náklady (odhad). V rodinném domě, kde by byl použit systém větrání, by docházelo k pronikání poměrně velkého hluku do interiéru. Tento problém by se dal vyřešit do jisté míry použitím tichých kluzných ložisek do samotných ventilátorů. Bohužel se u řízeného větrání nepodařilo získat odhad množství ušetřené energie a tím ani přepočet možné finanční návratnosti, proto jsem ve svém projektu znázornil obě metody, výpočty jsem provedl pro systém rekuperace. Systém rekuperace je použit pouze v horním patře domu, neboť spodní patro je v rekonstrukci.
V projektu rekuperace bylo použito potrubí DN100 o délce 34m dále dva kusy ventilátorů pro přívod a odvod vzduchu (s výkonem 198m3/hr), dvě filtrační vzduchové jednotky (s vysokou kvalitou filtrační vložky) a rekuperační jednotka Duplex2000, která svým výkonem bohatě odpovídá našem požadavku (jednotka Duplex byla zvolena dle grafu podle námi známých požadavků), vývody potrubí pro nasávání vzduchu, příslušenství (závěs vodorovného a závěsem pro šikmé potrubí a montážní materiál).
Seznam použité literatury: o o o o o o o o o
www.m-tech.cz www.odsavani-filtrace.vzt-vzduchotechnika.cz www.eks-praha.cz www.enza.cz/ www.storc.cz www.rekuperace.cz http://vetrani.tzb-info.cz http://hestia.energetika.cz www.zikom.cz
mezi laminárním a
