Rekuperace rodinného domu Co je to rekuperace? 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:
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 usazují 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 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 k rekuperaci Aerodynamický výpočet vzduchu: −3
ρ := 1.13kg⋅ m
−1
R := 8.314J⋅ mol
p ...tlak −1
⋅K
R....univerzální plynová konstanta
T := 298.15K
ρ....hustota vzduchu při teplotě 25°C
p := ρ⋅ R⋅ T
T....termodynamická teplota 3 kg
p = 2.801 × 10
mol
Pa
Podmínka kontinuity pro ustálené proudění d := 0.10m kg
ρ = 1.13
3
m w := 7
m s
S :=
π⋅ d
2
M....hmotnostní průtok S....průřez potrubí w....rychlost proudění vzduchu d....průměr potrubí
4 −3 2
S = 7.854 × 10
m
M := ρ⋅ w⋅ S M = 0.062
kg s
Proudění vzduchu potrubím Proudění může být laminární nebo turbulentní.Hranici mezi laminárním a turbulentním prouděním udává Reynoldsovo číslo:Re<2320 - laminární 2300
4000 - turbulentní m w=7 s v....kinematická viskozita d = 0.1 m d....charakteristický rozměr(průměr potrubí) v := 4⋅ 10 Re :=
−4 2
m ⋅s Re vyšlo méně než 2300, jedná se tedy o proudění laminární
w⋅ d v 3 1
Re = 1.75 × 10
2
s
Produkce tepla lidského těla 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. 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
D....počet dětí nz....počet žen M....počet mužů t....teplota okolního vzduchu
Průtok potrubím w=7
m s
d = 0.1 m −3 2
S = 7.854 × 10
w....rychlost proudění vzduchu d....průměr potrubí Q....průtok potrubím
m
Q := w⋅ S 3
Q = 197.92
m
hr
Výpočet rekuperace pro konkrétní teplotu vzduchu tv := 25 °C n := 0.7 tl := 3.1 C tR := tv + n⋅ ( tl − tv)
tR....teplota přiváděného čerstvého vzduchu rekuperací tv....venkovní teplota n....účinnost rekuperace tl....teplota odváděného odpadního vzduchu
tR = 9.67 C
Návratnost rekuperace V tomto případě činí spotřeba za celý rok cca NT 7200Kwh. Podle spotřeby v létě odhaduji, že přibližně polovina se vydá na topení. Plocha rodinného domu (prvního patra) je cca 110m2 kw := 4.20 Kč n := 0.7 NT := 7200kw⋅ hr PL :=
n....účinnost rekuperace PL....spotřeba na topení PT....úspora energie během 6-8hodin DK....úspora energie rekuperací pří účinnosti 70% K....úspora vyčíslena v korunách
NT 2 3
PL = 3.6 × 10 kw⋅ hr
Pokud bych uvažoval použití rekuperace podle toho jak poběží během dne,tak podle praxe tak 6 až 8 hodin tzn.asi tak třetinu. PT :=
NT 3 3
PT = 2.4 × 10 kw⋅ hr Účinnost rekuperace je 70%(i když výrobci uvádí 90%)
DK := n ⋅ PT 3
DK = 1.68 × 10 kw⋅ hr K := DK⋅ kw kw = 4.2 K = 7056 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 až 25lety
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 odhlučením.Rekuperace by se též mohla využít v letních měsících k ochlazení přicházejícího horkého vzduchu. V současné době je ale tento projekt finančně nákladný a návratnost kolem 25 let (podle plochy). Levnějším řešením je systém 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,
rekuperace, ale za přibližně 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,ale výpočty jsem provedl jen pro systém rekuperace. Návrh rekuperace je proveden pouze v horním patře domu, neboť spodní patro prochází rekonstrukcí.
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.Vývody potrubí pro nasávání vzduchu, příslušenství (závěs vodorovného a závěsem pro šikmé potrubí a montážní materiál).
Seznam použitých odkazů 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
