Pojem rekuperácia, ktorý znamená spätné získavanie tepla, v súčasnosti zastáva významnú úlohu v individuálnej, občianskej aj priemyselnej výstavbe. V nedávnej minulosti bola pokladaná za nadštandard, ktorý je určený pre energeticky náročné objekty. Principiálne ide o fyzikálne veľmi jednoduché riešenie, ktoré spočíva v prenose energií s rôznym potenciálom pomocou teplonosnej látky. Nejde však o zmiešavanie, z ktorým si ho niektorí zamieňajú. Zameriam sa na rekuperáciu vzduchu vo vetracích a vzduchotechnických zariadeniach, tzn. výmenníky VZDUCH-VZDUCH.

Teória
Hlavné druhy výmenníkov na spätné získavanie tepla sú :
Rekuperatívne výmenníky
Regeneratívne výmenníky

Účelom spätného získavania tepla je v maximálnej možnej miere využiť odpadové teplo z odsávaného vzduchu na predohrev vzduchu privádzaného, za účelom hygienickej výmeny vzduchu v pobytových priestoroch. Na tento účel slúžia najmä rekuperačné výmenníky, ktoré môžeme rozdeliť na:
Krížové
Protiprúdové
Rotačné
Kvapalinové

Najjednoduchším riešením je použitie krížových a protiprúdových výmenníkov. Pri súčasných technológiách výroby dosahujú protiprúdové výmenníky účinnosť niekde na hranici 90 %. Hlavnými materiálmi pri výrobe protiprúdových výmenníkov na spätné získavanie tepla sú plast a hliník. Tieto výmenníky nepotrebujú pre svoju prácu žiadnu energiu. Jedinou energiou, ktorú je potrebné dodať do systému spätného získavania tepla je elektrická energia, ktorá slúži na pohon ventilátorov privádzaného a odvádzaného vzduchu. Hlavnou nevýhodou rekuperácie v zimnou období je čiastočné znižovanie relatívnej vlhkosti výmenou vzduchu. Je to v dôsledku ohrevu studeného vzduchu na vyššiu teplotu, avšak pri rovnakej mernej vlhkosti. Tomuto sa dá zabrániť nízkou intenzitou vetrania na minimálnych hygienických normách (pre obytné budovy n = 0,5 hod-1). Zvýšiť relatívnu vlhkosť je možné najjednoduchšie rastlinami prípadne režimom správania užívateľov bytových priestorov.

Samostatnú kapitolu rekuperačných výmenníkov tvoria „entalpické“ výmenníky. Pracuje na princípe patentovanej membrány, ktorá je schopná preniesť tepelnú energiu a okrem nej aj vlhkosť. Tento výmenník je schopný preniesť na rozdiel od klasického rekuperačného výmenníka aj vlhkosť. U týchto výmenníkov však vzniká, aj keď minimálne, riziko prenosu pachov a vlhké prostredie vyhovuje vzniku baktérií.

V súčasnosti smernice európskej únie sprísňujú požiadavky na elektrické zariadenie, medzi ktoré patria aj ventilátory. Častými sa pri väčších vzduchových výkonoch stávajú EC ventilátory, ktoré majú elektronickú reguláciu integrovanú priamu v motore a dosahujú významné úspory v spotrebe energie v porovnaní s neregulovanými motormi. Ide o elektronicky komutované synchrónne motory, ktoré nevytvárajú stratový výkon, a majú dlhšiu životnosť vďaka nižšej teplote vinutia ako štandardné AC (asynchrónne motory). Riadiaca elektronika je inštalovaná v plášti motora, čím je jednoduché dosahovať rýchle zmeny otáčok. Ich regulácia je veľmi citlivá a preto sú schopné sa ľahko adaptovať na vetrací systém.

Dôležitú úlohu v hľadaní úspor pri spätnom získavaní tepla má potrubný rozvod. Pri väčších inštaláciách je použité štvorhranné, príp. pozinkované potrubie. V menších aplikáciách (rodinné, bytové domy, občianska vybavenosť) sa v súčasnosti často používajú v kombinácii s pozinkovanými rozvodmi aj alternatívne materiály ako plast a polyuretán. Častou alternatívou pri inštalácii rozvodov spätného získavania tepla sú izolované, príp. neizolované flexibilné hadice.

Pri inštalácii potrubných rozvodov sa snažíme minimalizovať tlakové straty v potrubí, dodržaním optimálnych rýchlostí v potrubí a výustkách. Vplyv tlakovej straty potrubného rozvodu ma podstatný význam na celkovej energetickej náročnosti rekuperačného systém vzhľadom na to, že zvýšená tlaková strata má v konečnom dôsledku vplyv na zvýšenú spotrebu elektrickej energie. Už pri návrhu systému je potrebné venovať zvýšenú pozornosť výpočtu tlakových strát systému so spätným získavaním tepla. Minimalizáciu strát je možné zabezpečiť potrubím s nízkym súčiniteľom trenia a potrubným systémom, ktorý dosahuje súčasne aj nízku tlakovú stratu miestnymi odpormi. Obzvlášť zvýšenú pozornosť je potrebné venovať flexibilným hadiciam pri inštalácii ktorých diametrálne narastá celková tlaková strata. Hlavnou výhodou použitia flexibilných hadíc je zvukový útlm, je to však na úkor tlakových strát. Pri použití potrubia s menším odporom, napr. potrubia SPIRO, dochádza k zvýšenému prenosu hluku od ventilátorov. V týchto prípadoch je potrebné inštalovať tlmiace vložky na všetky vstupy aj výstupy z rekuperačných jednotiek.

V súčasnosti sa vo veľkej miere hlavne v bytovej výstavbe začínajú používať plastové rozvody z flexibilných hadíc malých priemerov pr. 75/63 mm. Pri tomto spôsobe je dôležité dodržať tlakové straty a max. dĺžky potrubí. Systémy sú vedené z rozdeľovačov samostatne pre privádzaný a odvádzaný vzduch. Pri plastovom potrubí je dôležitý hygienický atest potrubných rozvodov pre použitie na vzduch. Je to z dôvodu prípadných prchavých látok. Tieto rozvody sú často zamieňané za chráničky na elektrorozvody.

Tepelnej izolácii rozvodov je potrebné venovať taktiež zvýšenú pozornosť. Táto ma vplyv na prípadné orosovanie potrubných rozvodov vplyvom kondenzácie a tiež kladie následne zvýšené nároky na vykurovací systém hlavne v zimnom období, prípadne na chladenie v letnom období ak sú neizolované rozvody inštalované napr. v neizolovanom podkroví. Týmto dochádza k ochladzovaniu, príp. k prehrievaniu privádzaného vzduchu. Izolovať je potrebné všetky potrubné rozvody. Alternatívou priamej izolácie potrubných rozvodov za použitia izolačných pásov a návlekov z kaučuku príp. minerálnych vlákien je inštalácia potrubných rozvodov do tepelnej izolácie. Týka sa to hlavne inštalácie podlahových rozvodov v rodinných domov, ktoré sa inštalujú pod vrstvy podlahovej izolácie. Často používanými sú tepelne a zvukovo-tepelne izolovanými flexibilnými hadicami. Pri týchto hadiciach, ktoré sú izolované minerálnou vlnou, je dôležité, aby ich súčasťou bola parozábrana.

Populárnym názvom v oblasti spätného získavania tepla sa stáva pojem „aktívna a pasívna“ rekuperácia. Pasívna rekuperácia je na základe výmeny energie medzi odvádzaným a privádzaným vzduchom. Pri aktívnej rekuperácii sa využíva na predohrev vzduchu a ohrev vody pre TUV/UK tepelné čerpadlo. Vo väčšine prípadov ide o kompaktné zariadenia pozostávajúce z rekuperačnej jednotky a tepelného čerpadla VZDUCH-VODA alebo VZDUCH-VZDUCH, a zásobníkom vody. Predajcovia aktívnej rekuperácie propagujú výhody, ktoré môžu byť v určitých podmienkach sporné. Aktívna rekuperácia funguje spoločne s kompresorom, (v opačnom prípade je to bežná rekuperačná jednotka), čo ma za následok aj zvýšenú spotrebu elektrickej energie pri ohreve TUV/UK. Bez podrobných zhodnotení, meraní a výpočtov nie je možné posúdiť výhody a nevýhody aktívnej a pasívnej rekuperácie. Efektívnejším sa zdá použitie soľankového výmenníka na predohrev, príp. predchladenie vzduchu. Soľankový výmenník má nízke prevádzkové náklady (náklady len na obehové čerpadlo). Pozostáva z okruhu soľanky a soľankového výmenníka. Inštalácia vzduchových zemných kolektorov v súčasnosti mierne upadá do ústrania, vzhľadom na nižšiu energetickú efektívnosť v porovnaní napr. so soľankovým výmenníkom.

Výsledky
Pre jednoduché porovnanie som zvolil EC motor rekuperačnej jednotky s ventilátorom EBM-PAPST, so vzduchovým výkonom 300 m3/hod. Tlakové straty pri systémoch rekuperácie sa pohybujú v rozmedzí 100–200 Pa. Z toho je ľahké vypočítať, že tento rozdiel spôsobí nárast príkonu cca 20 W, čo ma za následok pri kompaktnej rekuperačnej jednotke (dvoch ventilátoroch), nárast spotreby elektrickej energie približne o 350 kWh/rok. Túto spotrebu môžeme prirovnať k ročnej spotrebe kombinovanej chladničky s mrazničkou za rok (cca 230 kWh/rok, tr. A++).