Označuje sistem kanalov po katerih z ventilatorji prisilno krožimo zrak po stanovanju ali hiši, tako da v bivalne prostore stalno prihaja svež zrak. Zrak potuje iz bivalnih prostorov v sanitarne prostore (sanitarije, kopalnice) in kuhinje, kjer umazani zrak sesamo in pošiljamo iz stanovanja ali hiše. Porabljeni zrak, ki zapušča objekt odda svojo energijo zraku, ki vstopa v objekt. Temu pravimo rekuperacija. Gre za 60 do 99% izkoristek pri prenosu toplote, kar zavisi od kakovosti naprave in metode meritve. S prezračevalnim sistemom lahko delno ogrevamo in delno ohlajamo prostore, največ z močjo do 2,5 kW, kolikor lahko energije prevzame okoli 200-300 m3/h zraka. Ta količina ni dovolj za vse potrebe nizkoenergijske hiše, vendar tudi ni zanemarljiva. V pasivni hiši je ta moč povsem dovolj, zato v pasivni hiši ne potrebujemo klasičnega sistema ogrevanja, vse ogrevanje in ohlajanje uspemo zagotoviti le s prezračevalnim sistemom! Prezračevalni sistem ima kapaciteto od 0,5 do 1,0 izmenjave vsega zraka s svežim zrakom v eni uri. Skladno z uporabo prostorov lahko reguliramo količino izmenjave zraka. Prezračevalnega sistema praviloma nikoli ne izklopimo, nujno je da zrak v vseh prostorih stalno kroži.

Učinkovitost vračanja toplote nam pove, kolikšen delež energije, ki bi se s prezračevanjem sicer zgubila v okolico, nam uspe zadržati v zgradbi. Obstajajo različni načini določanja učinkovitosti vračanja toplote z različnimi vhodnimi podatki, kar privede do velikega razpona tudi v rezultatih. Tri metode so predstavljene v nadaljevanju.

Metoda PHI

Obstajajo različne metode izračuna učinkovitosti. V nadaljevanju je predstavljena metoda Passive House Instituta, ki je najbolj reprezentativna in verjetno tudi najbolj relevantna (uporablja se pri izračunu PHPP in pri določanju upravičenosti naprave za subvencijo Ekosklada).

Osnova za merjenje učinkovitosti vračanja toplote η_VT odpadnega zraka pri metodi PHI je enačba

Ta enačba definira učinkovitost vračanja toplote kot razmerje med razliko temperatur odvedenega in odpadnega zraka ter razliko temperatur odvedenega in zunanjega zraka. Če bi bila temperatura odpadnega zraka enaka temperaturi zunanjega zraka, bi to pomenilo, da smo dosegli 100% rekuperacijo senzibilne toplote. Pri tem pa ni upoštevana latentna toplota, ki se sprosti ob kondenzaciji vlage v zraku, to je kondenzacijska energija. Metoda, ki meri samo vračanje senzibilne toplote, je smiselna za standardne prenosnike toplote, t.j. brez vračanja vlage. A vračanje vlage ima pomemben vpliv na energetsko bilanco prezračevanja. V suh zrak voda namreč hitreje izpareva, pri čemer iz njega jemlje za to potrebno toploto in ga hladi. Če vlage iz odpadnega zraka ne vračamo v sveži zrak, se ta v zgradbi sproti nadomešča z izhlapevanjem, za to potrebna energija pa se z odpadnim zrakom izgublja v okolico.

Prenosnik, ki vrača tudi vlago, se zato smiselno imenuje entalpijski prenosnik. Po PHI metodi je enačbi za učinkovitost vračanja latentne toplote dodan člen, ki zajema še vračanje vlage:

kjer je η_x učinkovitost vračanja vlage in je definirana z enakimi razmerji kot učinkovitost vračanja senzibilne toplote. Faktor 0,08 je posledica fizikalnih parametrov vodne pare in suhega zraka in pomeni, da 1% vrnjene vlage (pri pogojih testiranja) pomeni 12,5-krat manjši prihranek energije kot kot 1% vrnjene latentne toplote. Najvišja priznana vrednost vračanja vlage je po PHI metodi 60%. Najvišji doprinos vračanja vlage k učinkovitosti vračanja toplote je tako 0,08 x 0,6 = 0,048 = 4,8%.

Pri obeh tipih prenosnika je k učinkovitosti dodan še člen

ki učinkovitosti vračanja toplote oz. entalpije doda še delež toplote, ki jo oddajata elektromotorja, ki ženeta zrak skozi razvod in prenosnik toplote. Ta pribitek sicer ni posledica vračanja toplote oz. entalpije v prenosniku, a se dovodni zrak zaradi tega prav tako segreje. Ta metoda se zdi protislovna, saj se večja poraba energije v prezračevalni napravi nagradi z večjim pribitkom k učinkovitosti, vendar je smiselna v kontekstu PHPP (Passive House Planning Package), za katero je bila razvita.

Metoda DIN 4719

Metoda DIN 4719 določa postopek meritev učinkovitosti vračanja toplote. Meri, koliko se dovodni zrak segreje. h*_dov je entalpija dovodnega zraka pri vlažnosti zunanjega zraka, kar pomeni, da se imenovalec ulomka »umetno« zmanjša, zato ta metoda lahko da rezultate, višje od 100%.

Dejansko seveda ni mogoče, da bi brez dodatnega vira toplote z dovodnim zrakom v zgradbo vstopalo več toplote, kot jo z odvodnim zapušča.

Ista entalpijska prezračevalna naprava, ki ima po metodi PHI izkoristek 84%, ima tako po metodi DIN 4719 izkoristek 121%!

Metoda EN308

Metoda DIN308 določa postopek meritev učinkovitosti vračanja toplote in je podobna metodi DIN 4719, le da imenovalec ulomka ni prilagojen tako, da bi bili možno rezultati prek 100%.

Po trenutno veljavnih minimalnih tehničnih predpisih je potrebno stanovanjske stavbe graditi tako, da se na leto ne sme porabiti več kot okoli 45 kWh (4,5 litrov kurilnega olja)/m² uporabne površine. Če stavbe kakovostneje toplotno zaščitimo in vgradimo prisilni prezračevalni sistem z rekuperacijo toplote, se specifična letna poraba energije zmanjša pod to vrednost. Čeprav ni točne definicije kaj se šteje v nizkoenergijsko gradnjo, je v praksi takšen vsak objekt, katerega poraba je med pasivno gradnjo (15 kWh/m² leto) in 40 kWh/m², kar je velik razpon, zato je bolj natančno označevanje z energijskimi razredi, ki jih določa energetska izkaznica.

Superizolirana gradnja stavb se imenuje »pasivna gradnja«. Zanjo je značilna zelo dobra toplotna zaščita (25 cm na fasadi, 40 cm na strehi, 20 cm proti terenu, okna 0,8 W/m2K) in zrakotesna izvedba ovoja stavbe. Tako zgrajena stavba porabi za ogrevanje največ 10-15 kWh/m2 in leto, kar je standard za pasivno gradnjo. Ker je poraba energije zelo nizka, lahko v taki hiši s prezračevalnim sistemom (ki je nujen del take stavbe) tudi ogrevamo in ohlajamo bivalne prostore. Torej je pri pasivni hiši strošek toplotne zaščite nekoliko višji, strošek ogrevalnega sistema pa nižji v primerjavi z ostalo gradnjo. Najpomembnejša prednost pasivne gradnje so odlični zdravstveni in bivalni pogoji v taki hiši (svež in čist zrak, tople površine…), druga najpomembnejša prednost pa je nizka poraba energije in nizki stroški za energijo, ki so 100-150 evrov letno!

Če pasivno hišo opremimo s sončnimi celicami, ki proizvajajo električno energijo, potem takšna hiša več energije proizvede, kot jo porabi, imenujemo jo plusenergijska hiša. Če smo pred nekaj leti o tem lahko le razmišljali, je danes takšna hiša po zelo ugodnih cenah dosegljiva na trgu! V kratkem bomo znali odvečno proizvedeno električno energijo uskladiščiti v obliki vodika, ki bo uporaben tudi za pogon vozil. Torej bodo stavbe (ki na nacionalni ravni porabijo kar 40% vse energije) kmalu energetsko neodvisne in je zato razmišljanje in gradnja velikih elektrarn na neobnovljivo energijo nepotrebna.

Prezračevalni sistemi so nujen del nizkoenergijske ali pasivne hiše. Zunanji zrak ima poleti previsoko temperaturo, zato ga moramo preden ga pošljemo v bivalne prostore ohladiti. Temperatura na globini pod 150 cm pod zemljo je vedno enaka, okoli 12-13 stopinj C. Če v tej globini razpeljemo plastične cevi, po katerih se pretaka medij, lahko z ohlajenim medijem hladimo zunanji zrak, preden vstopi v hišo.

Pozimi je stanje obratno: zunanji zrak je zelo mrzel in ga moramo ogreti nad ledišče, preden ga speljemo v prezračevalni sistem. Tudi v tem primeru je temperatura pod zemljo zelo ugodna, le da pozimi s temperaturo medija okoli 13 stopinj C ogrevamo zunanji zrak.

Izkoriščanje toplote pod zemeljskim površjem imenujemo geotermalna energija, naprava, ki to energijo prenaša iz zemlje v stavbo pa zemeljski prenosnik toplote. Sestavljajo ga plastične cevi zakopane v tleh, obtočna črpalka, prenosnik toplote voda-zrak in regulacijski elementi. Z zemeljskim prenosnikom toplote lahko enostavno, trajno in poceni izkoriščamo geotermalno energijo.

Toplotna črpalka je naprava ki lahko prenaša energijo iz enega mesta na drugo in ob tem še zvišuje temperaturni nivo toplotne energije. Lahko ohlaja zrak in odvzeto energijo spravi na nivo do 50 stopinj C in obratno, lahko ogreva zunanji zrak in na drugi strani ohlaja določen medij. Toplotna črpalka vedno hladi in greje istočasno, uporabimo pa le tisto kar tisti trenutek potrebujemo, lahko tudi oboje. Bistvena lastnost toplotnih črpalk je dejstvo, da za porabljeno (in plačano) eno enoto električne energije, dobavijo kar 3-4 x več toplotne energije, kar pomeni da se lahko ogrevamo ali ohlajamo prostore z 3-4 kratnim izkoristkom električne energije, kar je cenovno izredno ugodno.

Toplotne črpalke lahko jemljejo ali oddajajo toploto zraku, zemlji ali vodi. Ker delujejo sodobne toplotne črpalke zrak-voda celo do -20 stopinj C, so zaradi enostavne izvedbe sistema, nizke cene in solidnega izkoristka v prednosti pred ostalimi rešitvami. Toplotne črpalke ne zahtevajo posebnega vzdrževanja, delajo brez okvar več desetletij, so robustne naprave, tako kot običajni hladilniki, ki imajo enake elemente.