Sposób na upały: rekuperacja, by-pass i gruntowy wymiennik ciepła w praktyce

Nowoczesne domy powstają z myślą o maksymalnym zatrzymywaniu energii. Gruba warstwa ocieplenia oraz szczelne okna doskonale sprawdzają się zimą, zapobiegając ucieczce ciepła. Sytuacja zmienia się jednak w najcieplejszych miesiącach roku. 

Kiedy słońce nagrzeje wnętrze przez duże szyby, doskonała izolacja staje się swoistą pułapką. Ściany i stropy magazynują energię, a dom szybko zamienia się w rozgrzane pomieszczenie, z którego upał nie ma jak uciec.

Tradycyjna klimatyzacja potrafi szybko rozwiązać ten problem, ale opiera się na ciągłej pracy prądożernej sprężarki. Istnieje jednak inna, znacznie bardziej naturalna droga do osiągnięcia komfortu termicznego.

Chłodzenie pasywne opiera się na prostym wykorzystaniu praw fizyki, różnic temperatur między dniem a nocą oraz naturalnego chłodu płynącego z ziemi.

Podstawowym narzędziem w tym procesie jest centrala wentylacyjna, powszechnie nazywana rekuperatorem. Urządzenie to nie tylko dba o ciągłą wymianę zużytego powietrza na świeże, ale odpowiednio sterowane potrafi z powodzeniem zapobiegać przegrzewaniu się budynku.

Choć mechanizm ten nie działa gwałtownie, to zintegrowany z odpowiednimi osłonami okiennymi pozwala stworzyć komfortowe środowisko do codziennego funkcjonowania.    

Rola funkcji by-pass podczas chłodnych nocy

Podstawowym zadaniem rekuperatora jest odzyskiwanie ciepła. Zimą mroźne powietrze z zewnątrz ogrzewa się od tego wyciąganego z łazienek czy kuchni. W środku upalnego lata taki proces byłby bardzo szkodliwy, ponieważ dodatkowo nagrzewałby dom. Właśnie dlatego w centralach wentylacyjnych montuje się specjalne obejście, nazywane by-passem.

Mechanizm by-pass pozwala powietrzu całkowicie ominąć główny element wymiany ciepła. Kiedy po zachodzie słońca temperatura na zewnątrz spada, otwarcie by-passu sprawia, że do sypialni i salonu trafia przyjemnie rześkie, nocne powietrze.

Działa to jak szerokie otwarcie wszystkich okien, ale bez wpuszczania do środka uciążliwych komarów, pyłków roślinnych oraz ulicznego hałasu.

Aby nocne chłodzenie przynosiło rzeczywiste rezultaty, obejście to musi być stuprocentowo szczelne. Najlepsze efekty daje system całkowicie odcinający przepływ przez główny wymiennik. Dzięki temu rześkie powietrze z zewnątrz w ogóle nie miesza się z ciepłym strumieniem usuwanym z budynku.

Cała ta procedura nie wymaga dodatkowej energii poza tą niezbędną do standardowej pracy wentylatorów, co czyni ją wyjątkowo tanią w eksploatacji.

Gruntowy wymiennik ciepła jako wsparcie wentylacji

Kolejnym etapem w budowaniu naturalnego systemu chłodzącego jest podłączenie rekuperatora do gruntowego wymiennika ciepła, w skrócie GWC. Rozwiązanie to wykorzystuje fakt, że pod powierzchnią ziemi panuje stała, stosunkowo niska temperatura, niezależnie od tego, co dzieje się na zewnątrz.

Instalacja polega na poprowadzeniu kanałów wentylacyjnych przez odpowiednio przygotowane warstwy podłoża, zanim świeże powietrze w ogóle dotrze do maszyny wentylacyjnej w domu. 

Montaż takiego systemu wykonuje się najczęściej na głębokości od siedemdziesięciu centymetrów do maksymalnie dwóch metrów poniżej poziomu terenu.

Kiedy w lipcowe południe panuje trzydziestostopniowy upał, powietrze przechodzące przez gruntowy wymiennik ciepła potrafi schłodzić się nawet do kilkunastu stopni Celsjusza. Dopiero tak przygotowany, rześki strumień trafia dalej do domowych kratek nawiewnych.

Dodatkową zaletą nowoczesnych, bezprzeponowych systemów GWC jest zdolność do delikatnego osuszania powietrza.

Wysoka wilgotność potęguje uczucie duszności, więc jej obniżenie natychmiast poprawia odczuwalny komfort. Montaż tego elementu wymaga jednak dobrych warunków na działce, a w szczególności posadowienia układu powyżej poziomu wód gruntowych.

Gruntowy wymiennik ciepła zamontowany pod płyta fundamentową budynku i wpięty do systemu rekuperacji.

Odzysk chłodu w godzinach największego upału

Sytuacja wymaga zmiany podejścia w południe, kiedy słońce świeci najmocniej, a powietrze wokół domu staje się wyjątkowo gorące. Otwarcie by-passu w takim momencie byłoby poważnym błędem, ponieważ żar zalałby chłodniejsze wnętrze budynku. Właśnie wtedy inteligentna automatyka centrali wentylacyjnej uruchamia funkcję odzysku chłodu.

Proces ten przypomina zimowe działanie rekuperatora, ale zachodzi w odwrotnym kierunku. Gorące powietrze pobierane z zewnątrz przepływa przez wymiennik i oddaje część swojej energii chłodniejszemu powietrzu, które jest usuwane z domu.

Dzięki temu sprytnemu zabiegowi, powietrze nawiewane do pokojów staje się chłodniejsze niż to na zewnątrz, a dom jest skutecznie chroniony przed błyskawicznym przegrzaniem. Chociaż mechanizm ten nie obniża aktywnie temperatury tak jak klimatyzator, to stanowi kluczową barierę dla fal gorąca.

System wentylacyjny po prostu przestaje wtłaczać do środka nagrzane masy powietrza, co w domach o wysokiej szczelności pozwala zachować przyjemny chłód wypracowany w nocy.

Prawidłowe zarządzanie pracą instalacji

Skuteczność chłodzenia pasywnego zależy od logicznej strategii i właściwego sterowania pracą urządzeń. Instalacja wentylacyjna wcale nie powinna pracować z taką samą siłą przez całą dobę.

W ciągu upalnego dnia najlepiej jest zmniejszyć obroty wentylatorów, aby wprowadzać do środka jak najmniejsze ilości ciepła z zewnątrz. Jest to szczególnie ważne, jeśli budynek posiada gruntowy wymiennik ciepła.

Wymuszanie maksymalnego przepływu powietrza w godzinach największego słońca może doprowadzić do szybkiego wyczerpania naturalnego chłodu zgromadzonego w ziemi.

W dokumentacji technicznej zaleca się obniżenie wydajności układu do połowy jego standardowych możliwości w najgorętszym momencie dnia. Kiedy jednak nadchodzi noc, należy zwiększyć moc wentylacji i otworzyć by-pass.

Intensywny nawiew chłodnego powietrza z zewnątrz sprawnie usunie nagromadzone w ścianach ciepło i zregeneruje naturalne warunki w gruncie. Niezwykle ważne pozostaje zablokowanie promieni słonecznych przed wpadaniem do środka za pomocą zewnętrznych rolet lub żaluzji.

Ogromne znaczenie ma również zadbanie o odpowiednią izolację rur wentylacyjnych, zwłaszcza jeśli prowadzi się je przez nieogrzewane, nagrzane poddasza. Brak odpowiedniej otuliny sprawi, że cały chłód uzyskany z gruntu zostanie stracony, zanim dotrze do pomieszczeń.

Porównanie systemów rekuperacji bez i z GWC: 

Czy wentylacja mechaniczna zastąpi klimatyzację?

Zastosowanie tak przemyślanych układów wentylacyjnych pozwala postawić pytanie o sens montażu klasycznych klimatyzatorów ściennych.

Należy pamiętać, że system pasywny nie posiada sprężarki czynnika chłodniczego i nie potrafi w kilka chwil obniżyć temperatury do wartości wybranej na sterowniku. Jego działanie polega raczej na długotrwałym i stabilnym zapobieganiu przegrzewaniu się murów.

W dobrze przemyślanych, zaizolowanych i zacienionych budynkach rekuperator wsparty gruntowym wymiennikiem potrafi pokryć zdecydowaną większość zapotrzebowania na chłód, czyniąc dom wysoce odpornym na letnie fale upałów.

Tradycyjna klimatyzacja staje się wtedy ewentualnie systemem wspierającym, uruchamianym jedynie w sytuacjach najbardziej skrajnych i przeciągających się ekstremów pogodowych. Takie zintegrowane podejście oznacza znaczące oszczędności na rachunkach za prąd przy zachowaniu rewelacyjnej jakości i świeżości powietrza o każdej porze doby.     

Źródło i zdjęcia: Pro-Vent

Fot. otwierająca: Adobe Stock

Zapisz się na newsletter!

DARMOWY PORADNIK BUDOWLANY

PROSTO NA TWÓJ E-MAIL