Sterowanie rekuperacją: czujniki CO2 i wilgotności, tryby pracy

Wentylacja mechaniczna pracuje przez całą dobę, przez cały rok. Sposób, w jaki nią sterujemy, decyduje o dwóch rzeczach naraz: o tym, czy powietrze w pomieszczeniach jest odpowiedniej jakości wtedy, gdy ktoś w nich jest, oraz o tym, ile energii zużyją wentylatory przez kilkanaście lat pracy. Ten tekst opisuje dostępne sposoby sterowania i ich rzeczywiste konsekwencje.

Tekst jest częścią opracowania o tym, jak wybrać rekuperator. Zakres sterowania to jedno z kryteriów doboru urządzenia, bo dołożenie automatyki po fakcie bywa niemożliwe.

Trzy biegi i ich ograniczenie

Najprostsze sterowanie to ręczny wybór jednego z kilku biegów. Rozwiązanie działa pod warunkiem, że ktoś w domu o nim pamięta: podnosi wydajność przy gotowaniu i po kąpieli, obniża na noc, wyłącza przy dłuższym wyjeździe. W praktyce po kilku tygodniach użytkowania nastawa zostaje na jednym poziomie i nie zmienia się przez resztę roku. Zwykle jest to poziom wyższy niż potrzebny, bo ustawiony na najgorszy przypadek, więc dom jest przewentylowany, a zimą wyraźnie przesuszony.

Jaką automatykę dostajesz razem z jednostką i co realnie da się nią sterować:

Czujnik dwutlenku węgla

Stężenie dwutlenku węgla jest najlepszym dostępnym wskaźnikiem tego, czy powietrza wystarcza dla osób przebywających w pomieszczeniu. Powietrze zewnętrzne ma około 400 do 450 ppm. W pomieszczeniu zajętym przez ludzi stężenie rośnie i wartość utrzymująca się powyżej około 1000 ppm oznacza, przy typowym tle zewnętrznym, że wymiana powietrza jest niewystarczająca albo źle rozdzielona. Powyżej 1400 do 1500 ppm pojawiają się objawy, które użytkownicy opisują jako duszność i gorszą koncentrację.

Czujnik ma sens tam, gdzie obciążenie jest zmienne i wysokie: w salonie, w sypialni, w gabinecie. Montuje się go na wysokości strefy przebywania ludzi, z dala od nawiewnika i od drzwi, żeby mierzył powietrze pomieszczenia, a nie strumień świeżego powietrza tuż przy anemostacie. Czujnik ustawiony w przeciągu pokaże wartości niższe niż rzeczywiste i automatyka nie zareaguje wtedy, gdy powinna.

Próg liczy się ponad poziom zewnętrzny, nie bezwzględnie

Popularne „1000 ppm” jest uproszczeniem. PN-EN 16798-1 podaje kategorie jakości środowiska jako przyrost stężenia CO₂ ponad powietrze zewnętrzne, a nie jako wartość bezwzględną.

Kategoria	CO2 ponad tło zewnętrzne	Strumień na osobę	Kogo dotyczy
I	550 ppm	36 m³/h	osoby wrażliwe: małe dzieci, seniorzy, alergicy
II	800 ppm	25 m³/h	poziom normalny w budynku mieszkalnym
III i IV	1350 ppm	14 m³/h	bez zagrożenia, ale wyraźnie niższy komfort

Wartości dotyczą osób niezaadaptowanych, czyli takich, które dopiero weszły do pomieszczenia. Ktoś, kto siedzi w pokoju od godziny, przestaje czuć różnicę i nie jest miarodajnym czujnikiem.

Ta tabela przydaje się jeszcze do czegoś. Paragraf 149 Warunków Technicznych wymaga co najmniej 20 m³/h na osobę. Ta wartość leży między kategorią III a II. Przepis nie opisuje więc komfortu, tylko minimum, poniżej którego zejść nie wolno.

Różnica między progiem względnym a bezwzględnym ma u nas znaczenie praktyczne. Tło zewnętrzne przyjęliśmy wyżej na poziomie 400 do 450 ppm. Zimą, przy inwersji i niskiej emisji, przy gruncie bywa wyraźnie wyższe. Sterownik ustawiony sztywno na 1000 ppm zacznie wtedy podbijać bieg z powodu powietrza, które sam wciąga z zewnątrz. Jeżeli centrala potrafi korygować próg o zmierzone tło, warto z tego skorzystać.

Czujnik ma sens tam, gdzie ludzie przebywają długo: sypialnia, salon, gabinet, pokój dziecka.

Nie montuje się go przy anemostacie nawiewnym, nad drzwiami ani w przeciągu. W takim miejscu mierzy powietrze przypadkowe, a nie to, którym ktoś oddycha. Właściwe miejsce to strefa oddychania osób siedzących lub śpiących, z dala od strugi nawiewu.

Odczyt stale powyżej 1500 ppm w pokoju, do którego doprowadzono właściwy strumień, oznacza, że instalacja nie oddaje tego, co powinna. Przyczyny szuka się wtedy w instalacji, nie w ustawieniach sterownika.

Czujnik wilgotności względnej

W łazience i w pralni miarodajnym sygnałem nie jest dwutlenek węgla, tylko wilgotność. Czujnik podnosi wywiew po kąpieli i po pewnym czasie od ustąpienia szczytu wraca do biegu podstawowego. Dobrze dobrany próg i opóźnienie powrotu robią różnicę: reakcja zbyt czuła powoduje ciągłe skoki wydajności, a zbyt późna zostawia parę na ścianach na tyle długo, że wilgoć zdąży przeniknąć w warstwę wykończeniową.

Utrzymywanie wilgotności względnej w zakresie mniej więcej 40 do 60 procent jest sensownym celem: poniżej tego zakresu pojawia się przesuszenie błon śluzowych i elektryzowanie się powietrza, powyżej rosną warunki dla pleśni na powierzchniach chłodniejszych od reszty przegrody. Zależność między temperaturą powierzchni a wykraplaniem opisaliśmy w tekście o punkcie rosy, mostkach termicznych i pleśni.

Próg stały czy przyrost wilgotności

Sterowanie oparte na jednym sztywnym progu, na przykład 60 procent, zawodzi zimą. Wilgotność wyjściowa w domu bywa wtedy na poziomie 30 procent. Kąpiel podnosi ją do 55 procent i próg nigdy nie zostaje przekroczony. Wywiew nie rusza, a para osiada na lustrze i na suficie.

Automatyka reagująca na szybki przyrost wilgotności względem tła rozpoznaje kąpiel niezależnie od pory roku. Drugi parametr wart ustawienia to opóźnienie powrotu. Wywiew powinien pracować jeszcze kilkanaście minut po spadku wilgotności, bo woda zdążyła już wsiąknąć w fugi i w przegrody.

Stały przepływ czy stałe obroty

To rozróżnienie ma większe znaczenie niż liczba czujników, a bywa pomijane. Centrala z regulacją stałych obrotów utrzymuje zadaną prędkość wentylatora. Kiedy filtr się zabrudzi albo czerpnia zarośnie, opór rośnie, a strumień powietrza spada, mimo że urządzenie nadal pokazuje ten sam bieg. Centrala z regulacją stałego przepływu mierzy strumień i koryguje obroty tak, żeby go utrzymać. Wentylacja pracuje wtedy zgodnie z projektem także wtedy, gdy filtr jest w połowie okresu użytkowania.

Drugie rozwiązanie ma jednak warunek: musi mieć zapas w charakterystyce. Jeżeli instalacja ma zbyt duże opory, urządzenie będzie kompensowało je obrotami aż do granicy swoich możliwości, co oznacza wyższy pobór energii i wyższy hałas przez cały czas pracy. Opisaliśmy to w tekście o doborze rekuperatora pod wydajność.

Właściwą miarą kosztu energetycznego wentylatora jest SFP, czyli moc pobierana na jednostkę przetłaczanego strumienia. Nie COP, który dotyczy urządzeń chłodniczych i grzewczych. Utrzymanie stałego przepływu w instalacji o wysokich oporach podnosi SFP, bo centrala nadrabia obrotami. Instalacja o niskich oporach utrzyma ten sam strumień taniej i ciszej.

Praca latem i obejście wymiennika

Latem odzysk ciepła bywa niepożądany: w nocy powietrze zewnętrzne jest chłodniejsze od powietrza w domu i przepuszczanie go przez wymiennik odbiera tę różnicę. Obejście wymiennika kieruje strumień nawiewany z pominięciem odzysku, dzięki czemu nocne wychłodzenie budynku jest skuteczniejsze. Automatyczne obejście uruchamia się na podstawie temperatury zewnętrznej i wewnętrznej, więc nie wymaga pamiętania o przełączaniu.

Warto rozumieć zakres tego rozwiązania. Obejście wymiennika nie jest chłodzeniem i nie zastąpi klimatyzacji. Pozwala wykorzystać chłodniejsze powietrze nocne, a w ciągu dnia, gdy na zewnątrz jest cieplej niż w środku, sensowne jest ograniczenie wentylacji do wartości higienicznych.

Harmonogram i tryb wyjazdu

Harmonogram tygodniowy ma sens w domach o powtarzalnym rytmie: niższy bieg w godzinach, gdy nikogo nie ma, wyższy wieczorem, obniżony w nocy poza sypialniami. Tryb obniżony na czas wyjazdu utrzymuje minimalną wymianę powietrza, wystarczającą do usunięcia wilgoci z budynku, bez wentylowania pustego domu na pełnej wydajności. Całkowite wyłączenie centrali na czas nieobecności jest błędem: wilgoć powstaje w budynku także wtedy, gdy nikogo w nim nie ma, a zatrzymane powietrze w kanałach sprzyja osadzaniu się zanieczyszczeń.

Czego sterowanie nie naprawi

Objawy, które nasilają się w domu i mijają po wyjściu, opisuje się jako syndrom chorego budynku. Podwyższone stężenie dwutlenku węgla jest jedną z jego mierzalnych przyczyn, ale nie jedyną.

Automatyka rozdziela w czasie wydajność, którą instalacja jest w stanie dostarczyć. Nie zmienia geometrii rozprowadzenia. Sterowanie nie naprawi błędu popełnionego przy doborze i prowadzeniu instalacji, o czym piszemy szerzej w tekście o bilansie powietrza z tabelki. Jeżeli do sypialni prowadzi jeden przewód o zbyt małej średnicy, żaden czujnik dwutlenku węgla nie doprowadzi tam wymaganego strumienia, bo podniesienie biegu zwiększy prędkość powietrza i hałas, a nie ilość powietrza w tym pomieszczeniu w stosunku do pozostałych. Podobnie strefowanie: ma sens tylko wtedy, gdy w każdym stanie pracy strumienie w pomieszczeniach pozostają na wymaganym poziomie. Ograniczenie przepływu poniżej wartości projektowych nie jest oszczędnością, tylko pogorszeniem jakości powietrza.

Integracja z automatyką domową

Część central udostępnia sterowanie przez protokół automatyki budynkowej albo przez aplikację producenta. Praktyczna korzyść to wspólne scenariusze: obniżenie wentylacji przy uzbrojeniu alarmu, podniesienie wywiewu przy załączeniu okapu, powiadomienie o konieczności wymiany filtra. Warto przy doborze sprawdzić, czy integracja odbywa się lokalnie, czy przez serwer producenta, bo od tego zależy, co się stanie z automatyką po zaniku łącza internetowego albo po wycofaniu usługi.

Czynności eksploatacyjne, na które automatyka zwraca uwagę, ale których nie wykona, opisaliśmy w tekście o serwisie rekuperatora i żywotności podzespołów.

Najczęściej zadawane pytania

Czy rekuperator ma pracować przez całą dobę?

Tak, ale nie na jednym biegu. Zatrzymanie centrali zatrzymuje usuwanie wilgoci, dwutlenku węgla i zapachów. Te powstają także wtedy, gdy nikogo nie ma w domu.

Czy czujnik CO₂ wystarczy do dobrej wentylacji?

Nie. Czujnik pokazuje skutek, nie przyczynę. Jeżeli do sypialni doprowadzono za mały strumień, czujnik to wykryje, ale nie zmieni proporcji podziału powietrza między pomieszczeniami.

Czy czujnik wilgotności rozwiąże problem pary w łazience?

Tylko wtedy, gdy wywiew z łazienki jest wystarczający. Czujnik przyspiesza reakcję, nie zwiększa przepustowości przewodu.

Czy obejście wymiennika chłodzi dom?

Nie. Pozwala wykorzystać chłodniejsze powietrze zewnętrzne, głównie nocą. Gdy na zewnątrz jest cieplej niż w środku, nie da nic.

Czy strefowanie się opłaca?

Tylko wtedy, gdy w każdym trybie pracy zachowane są wymagane strumienie w pomieszczeniach. Ograniczenie przepływu poniżej wartości projektowych nie jest oszczędnością, tylko pogorszeniem jakości powietrza.

Zachowanie centrali przy ujemnych temperaturach opisaliśmy osobno, w tekście o rekuperatorze zimą i odszranianiu. To, co powinno powstać, zanim w ogóle dojdzie do wyboru sterowania, zebraliśmy na stronie o projekcie rekuperacji.