Rekuperacja zamiast oczyszczaczy!

Straty energii przez ściany i dachy to prawie 13% całkowitych strat budynku szkolnego przy założeniu normatywnych warunków eksploatacji, a w warunkach rzeczywistych prawie dwa razy tyle w związku z mniejszym niż normatywny strumieniem powietrza wentylacyjnego. W budynku szkolnym ściany zewnętrzne mają niewielki udział procentowy w całości budowlanych przegród zewnętrznych, ponieważ w budynkach szkolnych znaczną cześć powierzchni ścian stanowią okna. Powoduje to, że znaczna część strat ciepła przez ścianę powstaje przez mostek cieplny pomiędzy ścianą a oknem. Przy termomodernizacji Mechanika zastosowano oryginalny sposób zlikwidowania tego mostka poprzez zmniejszenie okien i ocieplenie ościeży 5 cm twardego styropianu. Dzięki temu po ociepleniu ścian zewnętrznych 20 cm styropianu o współczynniku przewodzenia λ=0,031[W/m/K] uzyskano znakomitą wartość współczynnika przenikania ciepła U=0,13[W/m2/K]. Łączne ocieplono prawie 9 000[m2] ścian i dachów.

Okna w Mechaniku odpowiadały za 17% strat ciepła. Okna w mechaniku były wymieniane w różnych okresach, ale tylko kilka z nich spełniało wymaganie obecnych przepisów dotyczących izolacyjności cieplnej. Ponad to wszystkie okna w części warsztatowej budynku szkolnego były pojedynczo oszklone w metalowych ramkach. Ich wymiana była konieczna nie tylko dlatego by zmniejszyć straty ciepła przez podniesienie wartości współczynnika przenikania ciepła U[W/m2/K] i likwidację mostka cieplnego na styku futryny z ościeżem, ale przede wszystkim ze względu na konieczność uszczelnienia budynku. Wysoka szczelność budynku jest bowiem warunkiem koniecznym dla uzyskania wysokiej efektywności instalacji wentylacji mechanicznej. Razem zainstalowano 1500m2 nowych okien o współczynniku przenikania ciepła Uw=0,9 [W/m2/K] .

Straty energii cieplnej na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w szkole to ponad 60% wszystkich strat ciepła. Ale poza aspektem ekonomicznym i ekologicznym system wentylacyjny w szkole ma kluczowe znaczenie dla jakości procesu dydaktycznego.  
W klasach wietrzonych w tradycyjny sposób stężenie CO2 wzrasta w ciągu kilkunastu minut do poziomu >2000 ppm*. Dwutlenek węgla jest składnikiem wydychanego powietrza. Jest on produktem szeregu reakcji zachodzących w komórkach naszego organizmu zwanych Cyklem Krebsa. W tym procesie komórki naszego organizmu pozyskują życiodajną energię utleniając glukozę do wody i CO2. Mózg człowieka jest najbardziej energochłonnym organem co widać na zdjęciach w podczerwieni, gdzie głowa jest najjaśniejszym elementem naszego ciała. Oznacza to, że powstaje w nim dużo CO2. Usuwany jest on przez krew w procesie wymiany gazowej zachodzącej w płucach. Skuteczność tej wymiany zależy od różnicy stężeń pomiędzy CO2 zawartym w krwi a tym we wdychanym powietrzu. Tak więc podniesienie stężenia CO2 w wdychanym powietrzu powoduje podniesieni stężenia CO2 w krwi i spowalnia reakcję utleniania glukozy. Skutkiem tego mózg ma mniej energii co znajduje odbicie w jego mniejszej sprawności i objawia się ogarniającą nas sennością.  Jak wynika z bardzo wielu badań niektóre z aktywności intelektualnych mogą, przy stężeniu CO2>2000 ppm, być upośledzone nawet o 30% i więcej. Wg tych samych badań maksymalne stężenie CO2 niepowodujące wyraźnego obniżenia sprawności intelektualnej to 800÷900 ppm CO2. Dla zapewnienia takiego stężenia trzeba na każdego ucznia dostarczyć 30÷50m3 świeżego powietrza na godzinę. Dostarczenie takiej ilości powietrza nie jest możliwe przy tradycyjnej wentylacji.  Jednym z powodów jest konieczność ogrzania tego powietrza zimą, co pochłania ogromną ilość energii. Innym problemem jest jakość powietrza, która w wielu miejscowościach odbiega daleko od norm. Problemy te rozwiązuje system wentylacji nawiewno- wywiewnej z odzyskiem ciepła. Jego działanie polega na tym, że powietrze zużyte przechodzi przez wymiennik ciepła powietrze/powietrze zwany rekuperatorem, w którym oddaje zawarte w sobie ciepło zimnemu, świeżemu powietrzu. Dodatkową zaletą tego systemu są filtry, które potrafią wyłapać skutecznie ponad 90% pyłów PM2,5 i PM  10.
Instalując nowoczesny system wentylacyjny osiągamy kilka korzyści równocześnie. Zmniejszamy istotnie rachunki za ogrzewanie, obniżamy szkodliwe dla środowisko emisje systemów grzewczych, poprawiamy sprawność procesu dydaktycznego, chronimy zdrowie dzieci uwalniając powietrze wentylacyjne od smogu. Nie bez znaczenia jest wysoka opłacalność tej wymiany jej IRR >10% uwzględniając koszty serwisu co jest jedną z najlepszych dostępnych na rynku inwestycji kapitałowych.  Trzeba uczciwie powiedzieć, że system ten ma jedną wadę. Srebrzyste instalacje pod sufitem nie podobają się niektórym osobom.

Ocieplenie budynku, wymiana okien i modernizacja systemu wentylacyjnego radykalnie zmniejszyły zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania, ale też niejako przy okazji wygenerowały zapotrzebowanie na chłód w kwietniu, maju i czerwcu. Z tego powodu koniecznym było przejście z systemu grzewczego na system klimatyzacji. Optymalnym rozwiązaniem okazało się zastosowanie systemu VRF pomp ciepła powietrze/powietrze. Pompy takie mają średnio sezonowy współczynnik transformacji energii elektrycznej na ciepło SCOP>4 i mogą dostarczać ciepło nawet przy temperaturze -20 °C a w lecie pozwala schładzanie powietrza do normowych temperatur.
Dla zmniejszenia zapotrzebowania na nieodnawialną energię elektryczną zainstalowano na dachu szkoły ogniwa fotowoltaiczne o mocy 40 kW.

Kolejną inwestycją zrealizowaną w ramach głębokiej termomodernizacji Mechanika jest wymiana oświetlenia na lampy z źródłami światła LED. Nowoczesne lampy LED nie tylko pozwalają na spełnienie norm oświetleniowych przy mniejszym zużyciu energii, ale także pozwalają dobrać optymalna dla procesu dydaktycznego temperaturę barwową, rozkład widmowy i wskaźnik oddania barw.  Wszystkie te parametry źródeł światła mają wpływ na jakość procesu dydaktycznego. Inwestycje wymiany oświetlenia na energooszczędne charakteryzują się dobrymi wskaźnikami ekonomicznymi o wewnętrznej stopie zwrotu IRR>10%. Oznacza to, że możemy obniżyć zużycie energii i związane z jej wytwarzaniem szkodliwe emisje, obniżając równocześnie koszty eksploatacji szkoły. Dodatkowo inwestycje te są jednymi z najkorzystniejszych na rynku kapitałowym, co powinno ułatwiać pozyskanie koniecznego do ich przeprowadzenia kapitału.