Niiskustagastuse roll kaasaegsetes ventilatsioonisüsteemides

Kaasaegsetes hoonetes on ventilatsioon hädavajalik hea siseõhu kvaliteedi tagamiseks. Värske välisõhk peab pidevalt asendama kasutatud siseõhku, et eemaldada liigset süsihappegaasi, lõhnu ja saasteaineid. Külmal aastaajal eemaldab ventilatsioon aga koos kasutatud õhuga ka niiskust ning asendab selle külmema ja märgatavalt kuivema välisõhuga. Selle tulemusena langeb siseõhu niiskustase talvel sageli ebamugavalt madalale.

Niiskustagastusega ventilatsioonisüsteemid töötati välja selle probleemi leevendamiseks. Erinevalt tavapärastest soojustagastusega ventilatsioonisüsteemidest, mis kannavad üle peamiselt temperatuuri, suudavad niiskustagastusega süsteemid ehk entalpiatagastusega süsteemid kanda väljatõmbeõhust sissepuhkeõhku üle ka osa niiskusest. See aitab aeglustada siseõhu kuivamist ning parandab mugavust kütteperioodil.

Samas on oluline mõista, mida niiskustagastus suudab teha ja mida mitte. Levinud eksiarvamus on, et niiskustagastus “tekitab” hoonesse niiskust juurde. Tegelikkuses ei loo need süsteemid niiskust, vaid suudavad ainult tagasi suunata osa niiskusest, mis hoones juba olemas on. See erinevus muutub eriti oluliseks külmas kliimas, kus välisõhk sisaldab väga vähe absoluutset niiskust.

Kuidas niiskustagastus töötab

Kui soe siseõhk hoonest välja juhitakse, sisaldab see nii soojust kui ka veeauru. Niiskustagastusega süsteemis kantakse osa sellest niiskusest membraani või rootorsoojusvaheti kaudu üle sisse tulevale välisõhule. Selle tulemusena sisaldab ruumidesse jõudev sissepuhkeõhk rohkem niiskust kui tavalise ventilatsioonisüsteemi puhul.

Selline protsess vähendab kiirust, millega siseõhu niiskus ventilatsiooni kaudu hoonest eemaldub. Seetõttu püsib sisekliima stabiilsem ja mugavam, eriti külmadel talvekuudel, mil välisõhk muutub pärast üles soojendamist väga kuivaks.

Niiskustagastussüsteem ei lisa hoonesse uut niiskust. Selle asemel vähendab see kiirust, millega olemasolev niiskus ventilatsiooni kaudu välja kandub. Kui hoones tekib niiskust pidevalt juurde — näiteks inimeste hingamise, toiduvalmistamise, pesemise, pesu kuivatamise või toataimede tõttu — võib niiskustagastus märgatavalt parandada siseõhu niiskustaset, sest suurem osa tekkivast niiskusest jääb hoonesse alles.

Kui aga siseruumides niiskust juurde ei teki, liigub siseõhu absoluutne niiskus aja jooksul siiski välisõhu absoluutse niiskuse taseme poole sõltumata niiskustagastuse kasutegurist.

Lühiajalised ja pikaajalised mõjud

Niiskustagastuse lühiajaline mõju on sageli hästi märgatav. Külma ilmaga võivad hooned ilma niiskustagastuseta kuivada väga kiiresti. Niiskustagastus aeglustab seda protsessi märkimisväärselt, parandades mugavust ja vähendades kuiva õhuga seotud probleeme nagu silmade ärritus, kuiv nahk või kurgu kuivus.

Pikemas perspektiivis parandab niiskustagastus ka energiatõhusust, sest koos niiskusega tagastatakse osaliselt ka veeaurus sisalduv latentne soojus. See vähendab mõnevõrra hoone üldist küttevajadust. Lisaks aitavad stabiilsemad niiskustingimused vähendada õhuniisutussüsteemide koormust ning võivad parandada mõnede ehitusmaterjalide ja sisustuse pikaajalist vastupidavust

Samas ei tohiks niiskustagastust käsitleda täieliku lahendusena madalale siseõhu niiskusele külmas kliimas. Selle peamine eesmärk on niiskuse säilitamine, mitte niiskuse loomine. Kui hoones tekib vähe niiskust juurde ja ventilatsioonimäär on suur, võib siseõhk talvel siiski väga kuivaks muutuda.

Õhuvahetuskordaja tähtsus

Olulist rolli mängib õhuvahetuskordaja ehk mitu korda tunnis asendatakse hoone õhk välisõhuga. Seda näitajat väljendatakse tavaliselt ühikuga ACH (Air Changes per Hour)..

Mida suurem on ventilatsioonimäär, seda kiiremini eemaldatakse hoonest niiskus ning seda kiiremini siseõhk kuivab. Niiskustagastus vähendab seda mõju, sest osa väljatõmbeõhu niiskusest suunatakse tagasi sissepuhkeõhku. Sellest hoolimata määrab lõpliku tasakaalu ikkagi välisõhu niiskussisaldus juhul, kui hoonesse uut niiskust juurde ei teki.

Teisisõnu muudab niiskustagastus kuivamise kiirust, mitte lõplikku füüsikalist tasakaalu.

Näidisarvutus

Vaatleme praktilist talvist näidet.

Eeldame, et välisõhu temperatuur on 0°C ning suhteline õhuniiskus 90%. Kuigi suhteline niiskus tundub kõrge, suudab külm õhk sisaldada ainult väikest kogust veeauru. Sellistes tingimustes on välisõhu absoluutne niiskus ligikaudu 4,3 g/m³.

Oletame nüüd, et siseõhu temperatuur on 20°C. Selle temperatuuri juures:

• 40% suhteline niiskus vastab umbes 6,9 g/m³ absoluutsele niiskusele,
• 25% suhteline niiskus vastab umbes 4,3 g/m³ absoluutsele niiskusele.

See tähendab, et 0°C ja 90% suhtelise niiskusega välisõhk annab 20°C-ni üles soojendatuna ilma lisaniiskuseta tulemuseks ligikaudu 25% suhtelise niiskuse.

Edasi eeldame, et ventilatsioonisüsteemil on:

• niiskustagastuse kasutegur 70%,
• ning õhuvahetuskordaja 5 korda tunnis.

Sellistes tingimustes aeglustab niiskustagastusega süsteem siseõhu kuivamist märkimisväärselt. Kui siseõhu niiskus algab näiteks 40% suhtelise niiskuse juurest, langeb niiskustase oluliselt aeglasemalt kui tavalise ventilatsiooni puhul. Kui aga hoones ei teki pidevalt uut niiskust juurde, liigub siseõhk aja jooksul siiski ligikaudu 25% suhtelise niiskuse poole, sest see vastab välisõhu absoluutsele niiskusele.

Kui siseõhk on juba 25% suhtelise niiskuse juures, ei saa niiskustagastus seda enam tõsta, sest süsteemil puudub täiendav niiskus, mida tagasi suunata.

Matemaatiliselt saab siseõhu absoluutse niiskuse muutust kirjeldada ligikaudu järgmise valemiga:

kus:

• ACH on õhuvahetuskordaja,
• ja 𝜂 on niiskustagastuse kasutegur.

See valem näitab, et niiskustagastus vähendab kuivamise kiirust, vähendades ventilatsioonist põhjustatud niiskuskadu.

Praktiline tähendus

Reaalsetes hoonetes tekib niiskust tavaliselt pidevalt juurde inimeste ja igapäevaste tegevuste tulemusena. Sellisel juhul võib niiskustagastus pakkuda märkimisväärset kasu, sest süsteem suunab osa tekkivast niiskusest tagasi ruumidesse selle asemel, et see täielikult välisõhku kaoks.

Paljude kodude puhul tähendab see:

• paremat mugavust talvel,
• väiksemat vajadust õhuniisutuse järele,
• väiksemat energiakulu,
• ning stabiilsemat sisekliimat.

Samas kaasnevad niiskustagastusega süsteemidega tavaliselt ka suuremad hooldusvajadused võrreldes tavapäraste soojustagastitega. Seetõttu sõltub nende tegelik väärtus kliimast, kasutusharjumustest, ventilatsioonimääradest ja hoone üldisest lahendusest.

Kokkuvõte

Niiskustagastusega ventilatsioonisüsteemid on tõhus viis aeglustada ventilatsioonist põhjustatud siseõhu kuivamist talvisel ajal. Need parandavad mugavust, aitavad säilitada siseõhu niiskust ning tagastavad osa veeaurus sisalduvast energiast.

Samas tuleb mõista nende füüsikalisi piiranguid. Niiskustagastus ei tekita niiskust juurde ega suuda ilma pideva sisemise niiskustekketa hoida siseõhku püsivalt kõrge niiskustasemega. Kui hoones tekib vähe niiskust juurde, liigub siseõhk aja jooksul siiski välisõhu absoluutse niiskuse taseme poole ka niiskustagastuse olemasolul.

Seetõttu võib külmas kliimas optimaalse siseõhu niiskustaseme saavutamiseks olla vajalik kombineerida:

• vajaduspõhist ventilatsiooni,
• mõõdukat ventilatsioonitaset,
• niiskustagastust,
• sisemist niiskusteket
• või eraldi õhuniisutussüsteeme.

Õigesti rakendatuna on niiskustagastus siiski oluline ja väärtuslik osa kaasaegsest energiatõhusast ventilatsioonilahendusest.