Instalacje ogrzewania, wentylacji mechanicznej i ciepłej wody użytkowej – Budowlane ABC – Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju

Menu strony Charakterystyka energetyczna budynków

Dane kontaktowe

Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju

ul. Wspólna 2/4

00-926 Warszawa
      
Znalazłeś na stronie błąd, niedziałający plik lub link? Zgłoś swoje uwagi.

Instalacje ogrzewania, wentylacji mechanicznej i ciepłej wody użytkowej

Dla przeważającej części budynków wspólne źródło ciepła narzuca potrzebę kompleksowego rozpatrywania instalacji c.o. (centralnego ogrzewania) i c.w.u. (ciepłej wody użytkowej) i wyboru najlepszego w danych warunkach rozwiązania.

Wybór systemu c.o. i c.w.u., w tym również wybór źródła ciepła, zależy od szeregu czynników takich jak:

  • rozplanowanie architektoniczne, konstrukcja i sposób użytkowania budynku,
  • wymagania dotyczące komfortu użytkowania (określone np. w normie PN-EN 15251:2012 Parametry wejściowe środowiska wewnętrznego dotyczące projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków, obejmujące jakość powietrza wewnętrznego, środowisko cieplne, oświetlenie i akustykę),
  • lokalne warunki zaopatrzenia w ciepło,
  • relacje cen nośników energii, elementów instalacji i źródeł oraz dynamika ich zmian,
  • wymagania ekologiczne,
  • wymagania i możliwości finansowe inwestora,
  • wymagania przepisów techniczno-budowlanych oraz dostępne programy wspierania rozwiązań efektywnych energetycznie.

Instalacje ogrzewania i c.w.u. powinny być rozwiązane tak, aby uzyskać odpowiednie, możliwie wysokie sprawności ogólne systemów. Wysokie wartości sprawności instalacji uzyskuje się poprzez zastosowanie wysokosprawnych źródeł ciepła, obniżenie strat przesyłu, akumulacji, regulacji oraz wykorzystania ciepła.

Maksymalne możliwe sprawności można uzyskać m.in. poprzez :

  • stosowanie kotłów kondensacyjnych, pomp ciepła o wysokim współczynniku efektywności (COP),
  • odpowiednie prowadzenie przewodów rozprowadzających czynnik grzejny (zwarta instalacja) oraz ich właściwą izolację cieplną,
  • odpowiednią izolację zbiorników akumulacyjnych i buforowych oraz dobrane do specyfiki ich pracy i użytkowania sterowanie ładowaniem i rozładowaniem,
  • niskotemperaturowe systemy grzejne płaszczyznowe, grzejnikowe lub mieszane,
  • dobór techniki regulacji i sterowania zapewniającej najwyższą efektywność regulacji w danej strukturze instalacji i przy danym sposobie użytkowania,
  • wybór sposobu przygotowania c.w.u. zapewniającego wysoką sprawność w danym trybie użytkowania,
  • stosowanie wysokosprawnych pomp pomocniczych charakteryzujących się niskim poborem mocy, skutkujące małym zużyciem energii pomocniczej,
  • eliminację lub maksymalne ograniczenie instalacji cyrkulacyjnych o niskiej efektywności,
  • odpowiednią izolację zasobników c.w.u. oraz dobrane do specyfiki ich pracy i użytkowania sterowanie ładowaniem i rozładowaniem.

Dla ograniczenia strat ciepła rozdziału, układ instalacji powinien być zwarty, a więc punkty poboru wody powinny znajdować się możliwie blisko siebie. Zaleca się umieszczanie pomieszczeń kuchennych, sanitarnych (łazienki, WC) i innych wilgotnych pomieszczeń możliwie obok siebie i w jednym ciągu wysokościowym (pionie). Umożliwia to zaprojektowanie zwartych instalacji wodociągowo-kanalizacyjnych (zimna woda, ciepła woda i kanalizacja) oraz ewentualnej wentylacji mechanicznej wyciągowej i tym samym obniża koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne tych instalacji (mniejsze straty ciepła i mniejsze straty ciśnienia, a więc mniejsze koszty).

Przewody i urządzenia c.w.u., np. zasobniki, należy umieszczać wewnątrz ocieplonej powłoki budynku. Ogranicza to straty ciepła przewodów i zasobnika, jednocześnie umożliwiając ich użyteczne wykorzystanie na cele grzewcze budynku. W okresie letnim zmniejsza to wewnętrzne zyski ciepła, a więc również zmniejsza ryzyko przegrzewania pomieszczeń. W małych instalacjach należy wyeliminować przewody cyrkulacyjne. Ujemną stroną cyrkulacji są znaczne straty ciepła. Ograniczenie tych strat można uzyskać przez właściwą izolację cieplną przewodów c.w.u. i cyrkulacyjnych. Najlepszym rozwiązaniem jest prowadzenie obu przewodów obok siebie i ich wspólne zaizolowanie.

Instalacje c.w.u. powinny być przystosowane do energooszczędnej eksploatacji, m.in. poprzez wybór wysokiej jakości armatury czerpalnej dostosowanej do oszczędnego zużycia wody oraz umożliwienie indywidualnego rozliczania użytkowników.

W zakresie wyboru struktury źródeł ciepła należy, oprócz wyboru urządzeń wysokosprawnych, przeanalizować możliwość wykorzystania źródeł energii odnawialnej.

Wybór systemu zaopatrzenia w c.w.u. zależy nie tylko od standardu energetycznego budynku, ale również od udziału zużycia energii na cele c.w.u. w całkowitym zużyciu energii budynku. W przypadku, gdy udział ten jest niewielki, instalacje c.w.u. mogą być rozwiązane jako zasilane z podgrzewaczy bezpośrednich lub przepływowych wymienników ciepła.

W przypadku, gdy udział ten jest znaczący, instalacje c.w.u. powinny być zasilane z niezależnego źródła ciepła. W takim przypadku wskazane jest wykorzystanie np. energii słonecznej.

Wybór systemu c.w.u. oraz różnicowanie źródeł, z jakich ma pochodzić ciepło do podgrzewania wody zależy każdorazowo od przeznaczenia i planowanego sposobu użytkowania budynku.

Warto zwrócić uwagę na to, że systemy przygotowania c.w.u. mogą być rozwiązane jako niezależne ze źródłem ciepła wykorzystującym głównie energię słoneczną poprzez zastosowanie kolektorów słonecznych z zasobnikiem spełniającym funkcję długoterminowego magazynu energii.

Kolejną instalacją, która wymaga zaopatrzenia w energię jest wentylacja mechaniczna. Choć wciąż wielu inwestorów stosuje tradycyjny system wentylacji grawitacyjnej, to w kontekście poprawy charakterystyki energetycznej budynku, rekomendowanym rozwiązaniem jest instalacja nawiewno-wywiewna z wysokosprawnym odzyskiem ciepła o współczynniku efektywności ≥ 75% z regulacją według obciążenia. Stosować także można rozwiązanie pośrednie, a więc wentylację hybrydową, w której wentylacja naturalna i mechaniczna wzajemnie się uzupełniają lub działają naprzemiennie, w zależności od panujących potrzeb i warunków. W rozwiązaniach wentylacji hybrydowej stosuje się najczęściej nawiewniki higrosterowane (umożliwiają nawiew większej ilości świeżego powietrza, gdy wzrasta wilgotność w pomieszczeniu) i wywiew mechaniczny sterowany obciążeniem.

Należy tu także wspomnieć, że niektóre narzędzia wykorzystywane w budynkach energooszczędnych skutkują zastosowaniem innych rozwiązań niż konwencjonalne instalacje wentylacji i ogrzewania. Komfort cieplny w takich budynkach jest zapewniany przez bardzo dobrą izolację, wykorzystanie energii światła słonecznego i energii odzyskanej z powietrza wywiewanego z wnętrza budynku. Do ogrzewania pomieszczeń służy wyłącznie ciepłe powietrze rozprowadzane przez system wentylacji mechanicznej. Wentylacja w takim budynku pełni więc kilka funkcji: zapewnia odpowiednią wentylację wszystkich pomieszczeń, z uwzględnieniem ich typu i zapotrzebowania na świeże powietrze, rozprowadza ciepło po wszystkich pomieszczeniach budynku i minimalizuje straty energii umożliwiając odzyskiwanie jak największych ilości ciepła z powietrza usuwanego na zewnątrz.

Modelowy system wentylacji dla takiego budynku składa się z rekuperatora, kanałów rozprowadzających powietrze nawiewane i kanałów odprowadzających powietrze, które ma być wywiewane. Możliwe jest także zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła (GWC), którego zadaniem jest wstępne ogrzanie powietrza pobieranego z zewnątrz i wtłaczanego do systemu wentylacji. Ciepło do ogrzania powietrza zewnętrznego pochodzi z gruntu, który na głębokości ponad 1,5 m ma stałą temperaturę w przedziale 3-6°C. Najprostsza konstrukcja GWC opiera się na rurze polietylenowej o odpowiednio dobranej średnicy (110 lub 200 mm) o długości 30-50 m, którą zakopuje się na głębokości 1,5-2,5 m. Rura ta musi być dobrze uszczelniona, co ma chronić powietrze przed dostaniem się do niego niepożądanych substancji z gruntu (np. zanieczyszczeń, mikroorganizmów, owadów). Dodatkowo rura powinna zachować ok. 1% spadek, żeby umożliwić odprowadzanie wody, która skrapla się w procesie ochładzania powietrza w okresach cieplejszych. Istnieją także inne rodzaje gruntowych wymienników, które maja nieco bardziej skomplikowana konstrukcję, np. wymiennik żwirowy, płytowy lub glikolowy. Czerpnia powietrza, w której jest zasysane powietrze z zewnątrz, powinna posiadać zintegrowany filtr wstępnie usuwający zanieczyszczenia i inne cząstki, które mogą się znaleźć w powietrzu. Dobrze zaprojektowany i wykonany GWC potrafi w okresie zimowym ogrzać powietrze do temperatury powyżej 0°C i to nawet przy temperaturze zewnętrznej sięgającej -20°C. Jednocześnie, w okresie letnim powietrze jest w takim wymienniku wstępnie chłodzone. Wykorzystanie tego systemu pozwala na zużycie mniejszej ilości energii do ogrzewania i chłodzenia powietrza zewnętrznego, które jest nawiewane przez system wentylacji mechanicznej, niż by to miało miejsce z pominięciem procesu wstępnego ogrzania/chłodzenia, które następuje w wymienniku.

Ogrzane wstępnie powietrze wpada do kolejnego elementu systemu wentylacji zwanego rekuperatorem. Rekuperator jest to urządzenie służące do odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego i ogrzewania za pomocą tej energii powietrza nawiewanego do domu. Urządzenie to najczęściej ma postać dwóch krzyżujących się kanałów do przepływu powietrza i jest wyposażone w wentylator nawiewny oraz wywiewny. Kanały są szczelne i całkowicie odseparowane. Oznacza to, że nie ma możliwości mieszania się świeżego powietrza nawiewanego z powietrzem wywiewanym. Kanały powietrzne są tak zaprojektowane, aby jak najefektywniej wymieniać między sobą ciepło. Kanał powietrza nawiewanego ma na wyjściu dodatkowy obwód dogrzewający powietrze. Jest on stosowany podczas sezonu zimowego przy szczególnie niskich temperaturach zewnętrznych, kiedy temperatura powietrza po wyjściu z rekuperatora jest za niska do osiągnięcia komfortu cieplnego.

Rekuperator powinien charakteryzować się sprawnością 75% lub większą. Na rynku można znaleźć rekuperatory osiągające sprawność 95%, oczywiście cena takich urządzeń jest odpowiednio wyższa niż rekuperatorów z mniejszą sprawnością.

Powietrze ogrzane w rekuperatorze jest rozprowadzane po budynku. W celu prawidłowego funkcjonowania całej instalacji wentylacyjnej powietrze musi być rozprowadzane po pomieszczeniach według odpowiedniego porządku. Najpierw powietrze doprowadzane jest do pomieszczeń mieszkalnych (sypialni, salonów, pokoi dziennych, gabinetów itp.). W pomieszczeniach tych wymagane jest czyste i świeże powietrze. Dodatkowo, powietrze po przejściu przez ten typ pomieszczeń nie jest w żaden sposób zanieczyszczane i nadaje się do ogrzewania i wentylowania kolejnej strefy pomieszczeń tzw. pośredniej.

Strefę pośrednią stanowią pomieszczenia takie jak przedpokoje i korytarze. Powietrze przechodzi przez te pomieszczenia do ostatniej strefy wywiewu, jaką stanowią pomieszczenia sanitarne takie jak łazienki, natryski, toalety. Pomieszczenia te wymagają dobrej wentylacji, między innymi w celu szybkiego usuwania pary wodnej, która występuje w tych pomieszczeniach, np. w związku z suszeniem prania i ręczników. Do strefy wywiewu zaliczają się również kuchnie. Powietrze z pomieszczeń sanitarnych i kuchni nie może być już wykorzystane w innych pomieszczeniach i jest wywiewane na zewnątrz przez specjalne kanały przechodzące przez rekuperator.

Cały system wentylacji ma na celu zapewnienie optymalnej temperatury dla każdego pomieszczenia, niezależnie od temperatury panującej na zewnątrz.

Kontrolowany przepływ i kierunek powietrza w systemie wentylacji poprawiają komfort i warunki higieniczne w budynku. Powietrze jest czystsze, ponieważ instalacja wentylacyjna posiada zawsze zestaw filtrów, dbający zarówno o sprawność urządzeń instalacji oraz o czystość powietrza dla mieszkańców. Kierunek przepływu powietrza sprawia, że główne pomieszczenia budynku mają zawsze dostęp do świeżego powietrza pozbawionego niepożądanych zapachów. Dodatkowo przy zastosowaniu gruntowego wymiennika ciepła powietrze zimą jest ogrzewane, a latem chłodzone, co działa jak prosty system klimatyzacji.

W budynkach o niskim zużyciu energii, system wentylacji może być także zintegrowany z instalacją podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Zaletami takiego rozwiązania jest możliwość dogrzewania wody za pomocą wywiewanego powietrza oraz możliwość dogrzewania powietrza za pomocą wody, w zależności od warunków cieplnych i pory roku. Dodatkowo zintegrowany system zajmuje mniej miejsca w porównaniu do dwóch niezależnych układów.

Głównym źródłem ciepła do zasilania zintegrowanego systemu jest pompa ciepła. Można też zamiennie stosować kotły na gaz ziemny, biomasę lub olej opałowy. Przy zastosowaniu zintegrowanego systemu, korzystne jest wspomaganie go przez wykorzystanie energii słonecznej, za pomocą kolektorów słonecznych.

Wspomniana wyżej pompa ciepła, jest to urządzenie służące do wymuszania przepływu ciepła ze źródła o niskiej temperaturze do obszaru o wyższej temperaturze. Energia pobierana jest z tzw. źródła dolnego, może to być zarówno powietrze, grunt lub zbiornik wodny. Przepływ ciepła wbrew naturalnemu kierunkowi jest możliwy poprzez dostarczenie dodatkowej energii. Zastosowanie tego systemu, dzięki uzyskaniu energii, która służy do wstępnego ogrzania (chłodzenia) wody lub powietrza, pozwala zmniejszyć zapotrzebowanie na energię służącą do uzyskania żądanych temperatur.

W niektórych przypadkach zastosowanie powyższych rozwiązań nie jest wystarczające dla uzyskania odpowiedniego komfortu cieplnego. Dzieje się tak na terenach o ostrzejszych warunkach klimatycznych. Wówczas, w zimniejszych okresach roku, rekuperacja może być wspomagana przez dodatkowe ogrzewanie podłogowe.

Zamknij informację o ciasteczkach

Informacje o ciasteczkach!

Używamy ciasteczek, aby ułatwić Ci korzystanie z naszego serwisu oraz do celów statystycznych. Jeśli nie blokujesz tych plików, to zgadzasz się na ich użycie oraz zapisanie w pamięci urządzenia. Pamiętaj, że możesz samodzielnie zarządzać ciasteczkami, zmieniając ustawienia przeglądarki.