Kvalitní větrací jednotka není jen splnění norem

V úvodní části semináře uvedl Ing. Miloš Lajn, Ph.D., základní informace k větrání, které by měli znát nejen projektanti, instalační firmy, ale mohou být přínosem i pro uživatele. Nejdůležitější poznatky z přednášky jsou dále shrnuty.

Vnitřní prostředí - požadavky na větrání

Základem je vyhláška č. 20/2012 Sb., kterou se mění vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby. Pobytové místnosti musí mít zajištěno dostatečné přirozené nebo nucené větrání a musí být dostatečně vytápěny s možností regulace vnitřní teploty. Pro větrání pobytových místností musí být zajištěno v době pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m³/h na osobu, nebo minimální intenzita větrání 0,5 1/h. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý CO2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1 500 ppm.

Důležitý je zákon č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci teploty, vlhkosti, rychlosti proudění, koncentrace, dávky čerstvého vzduchu, nahradil 178-2001, 523-2002, 441-2004, a změna nařízení vlády 37/2012.

Třídy práce a množství vzduchu

Třídy práce: I - práce v sedě s minimální aktivitou; IIa – práce převážně vsedě s lehkou aktivitou; IIb- řízení vozidel, práce vstoje až k V - velmi těžká práce, nošení těžkých břemen ..).

Minimální množství venkovního vzduchu přiváděného na pracoviště musí být:

1. 25 m³/h na jednoho zaměstnance vykonávajícího práci zařazenou do třídy I nebo IIa na pracovišti bez přítomnosti chemických látek, prachů nebo jiných zdrojů znečištění,
2. 50 m³/h na jednoho zaměstnance vykonávajícího práci zařazenou do třídy I nebo IIa na pracovišti s přítomností chemických látek, prachů nebo jiných zdrojů znečištění,
3. 70 m³/h na jednoho zaměstnance vykonávajícího práci zařazenou do tříd IIb, IIIa nebo IIIb
4. 90 m³/h na jednoho zaměstnance vykonávajícího práci zařazenou do tříd IVa, IVb nebo V

Ekodesign větracích jednotek

Platí NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) č. 1253/2014 ze dne 7. července 2014, kterým se provádí směrnice Evropského parlamentu a Rady 2009/125/ES, pokud jde o požadavky na ekodesign větracích jednotek. Snižování energetické náročnosti;

• VZT jednotky jsou dodávány ve velkém množství;
• Nejvýznamnějším environmentálním aspektem větracích jednotek je spotřeba energie ve fázi používání.

Definice pojmů

Větrací jednotkou je elektricky poháněný spotřebič vybavený alespoň jedním oběžným kolem, jedním motorem a skříní určený k nahrazování použitého vzduchu v budově nebo v její části venkovním vzduchem;

větrací jednotkou pro obytné budovy je větrací jednotka, jejíž:

1. maximální průtok nepřesahuje 250 m³/h;
2. maximální průtok se pohybuje mezi 250 a 1 000 m3/h a výrobce deklaruje její zamýšlené použití výhradně pro potřeby větrání v obytných budovách;

větrací jednotkou pro jiné než obytné budovy je větrací jednotka, jejíž maximální průtok přesahuje 250 m³/h, a v případě, že se maximální průtok pohybuje mezi 250 a 1 000 m³/h, výrobce nedeklaroval její zamýšlené použití výhradně pro potřeby větrání v obytných budovách;

obousměrnou větrací jednotkou je větrací jednotka, která vytváří proud vzduchu mezi vnitřním a vnějším prostorem a je vybavena ventilátory odvádějícími i přivádějícími vzduch.
Od 2016 platí požadavky nařízení a od 2018 budou platit zpřísněné požadavky.

Požadavky pro větrací jednotky pro obytné budovy od roku 2016:

• omezenou specifickou spotřebou energie, značí se SEC, počítá se pro průměrné klimatické podmínky
• všechny větrací jednotky, s výjimkou jednotek pro duální použití, musí být vybaveny vícerychlostním pohonem nebo pohonem s proměnnými otáčkami.
• Všechny obousměrné větrací jednotky musí mít zařízení umožňující tepelný obtok (by-pass)

Požadavky na větrací jednotky pro jiné než obytné budovy od roku 2016:

• Limitovaný maximální vnitřní měrný příkon ventilátoru větracích součástí (SFPint_limit)
• Všechny větrací jednotky, s výjimkou jednotek pro duální použití, musí být vybaveny vícerychlostním pohonem nebo pohonem s proměnnými otáčkami.
• Všechny obousměrné větrací jednotky musí mít systém zpětného získávání tepla.
• Systém zpětného získávání tepla musí mít zařízení umožňující tepelný obtok.
• Stanovena minimální tepelná účinnost všech systémů zpětného získávání tepla musí být 67 % (u oběhových systémů 63 %)
• Stanovena minimální účinnost ventilátoru pro jednosměrné větrací jednotky (η_νu)

Rekuperace – ZZT

Pro získávání tepla z odváděného vzduchu se využívají:

• Rekuperační výměníky - Deskové (křížové, protiproudé), Trubkové
• Regenerační výměníky - Rotační (s přenosem vlhkosti, bez přenosu vlhkosti) - Přepínací
• S pomocnou kapalinou - Kapalinové okruhy (běžné víceřadé), Tepelné trubice (Heat Pipe), Tepelná čerpadla

Teplotní faktor (účinnost) libovolného výměníku ZZT je dán vztahem (význam veličin viz obrázek)

a vlhkostní faktor je dán vztahem

Větrání rodinných a bytových domů

Větrání se používá

• přirozené (okny netěsnosti, štěrbiny, provětrávání);
• nucené jen odtah (jen přívod);
• nucené se ZZT (centrální nebo decentrální)

Energie

V době tepelné úpravy vnitřního prostředí (vytápění, chlazení) při potřebě větrání 50 m³/h může potřebný příkon na dohřívání venkovního vzduchu během zimního extrému dosáhnout až 600 W, při průměrné teplotě okolo 280 W. Potřebný výkon ventilátorů pro rodinné domy nepřesáhne 100 W. Velikosti příkonů lze významně snížit uplatněním progresivní techniky a ZZT.

Obr. Podíl spotřeby energie na větrání (fialová) vzhledem k energii spotřebované na vytápění (modrá) s klesající tepelnou ztrátou domu, aneb s rostoucí tepelnou izolací domu, roste.

Moderní rodinný či bytový dům

Moderní rodinný či bytový dům je dobře zateplený (tepelně izolovaný), má kvalitní a těsná okna, používá nucené větrání se ZZT a má malou potřebu tepla na vytápění. Vhodné jsou pro něj nízkoteplotní otopné soustavy, například i sálavé vytápění využívající vysoce účinný zdroj tepla (tepelné čerpadlo, kondenzační kotel). Nevhodně řešený letní provoz větrání však může znamenat přehřívání.

Seznámení s konstrukcí nové větrací jednotky Zehnder ComfoAir Q proběhlo v předváděcím středisku Zehnder ve Vestci u Prahy. Teoretická část semináře probíhala v nedalekém hotelu U Krbu.

(Pramen: Legislativa a trendy, autor Ing. Miloš Lain, Ph.D., ČVUT v Praze; Fakulta strojní; Ústav techniky prostředí; UCEEB RP2, Energetické systémy budov)

V další části semináře hovořili odborní poradci firmy Zehnder Group Czech Republic s.r.o. včetně jejího jednatele, Ing. Jiřího Štekra. Na jedné straně stojí legislativní požadavky kladené na konstrukci a provozní vlastnosti větrací jednotky, na druhé straně je instalační, provozní a uživatelský komfort. Výrobce, firma Zehnder, odvedla vynikající práci ve všech segmentech. Požadavky Ekodesignu na energetickou efektivitu větracích jednotek s výkony 350 m³/h, 450 m³/h a 600 m³/h, kterými sortiment jednotek ComfoAir Q disponuje, jsou základem k uvedení na trh. Skutečné vlastnosti jednotky se těsně přiblížily k teoreticky dosažitelným hranicím, které jsou dány fyzikálními zákony a rovněž tak i současnými představami o projektování a instalaci větrání. Nejde totiž jen o účinnost ventilátorů, zpětného získávání tepla z odváděného spotřebovaného vzduchu, o zpětné využití vlhkosti vzduchu, které nejen vrací část tepelné energie zpět do objektu a souběžně omezuje potřebu dodatečného zvlhčování vzduchu aj., ale i o nároky spojené s instalací, výměnou filtrů, udržováním hygieny provozu atd.

Z konstrukčního hlediska u větracích jednotek ComfoAir Q určitě stojí za velkou pozornost řešení křížového rekuperačního výměníku, do kterého je zakomponován modulovatelný by-pass. Toto řešení odstranilo běžně používaný by-passový kanál a umožnilo použití většího výměníku ve tvaru krystalu dimantu. Výměník má proto o téměř 25 % větší předávací plochu. Průchod vzduchu přes různé části výměníku je řízen plynule nastavovanými klapkami a podle míry spotřebování vnitřního vzduchu volí optimální poměr pro přívod vzduchu čerstvého. Je možný i provoz zcela bez rekuperace, který lze výhodně využít například k intenzívnímu provětrávání a chlazení místností během léta v chladnější části noci, které v naší zeměpisné poloze významně snižuje potřebu klimatizace.

Pohled do vnitřní části větrací jednotky Comfoair Q po vyndání výměníku ukazuje jeden z elektronicky řízených ventilátorů s usměrňovací mřížkou pro rovnoměrné rozdělení odsávaného proudu vzduchu po ploše výměníku a jednu ze dvou elektronicky ovládaných klapek modulovaného by-passu.

Symetrické umístění otvorů pro vložení elektrického topného panelu (je povytažený), který je rovněž symetricky konstruován, umožňuje jeho vložení vpravo (na obrázku) nebo vlevo podle orientace přívodu a odvodu vzduchu z jednotky. Výše, po obou stranách elektronické regulace, jsou vidět opět symetricky umístěné šikmé otvory pro zasunutí filtrů. Podle zvoleného směru proudění je možné do otvoru zasunout potřebný filtr.

Předností nových jednotek je mnohonásobně více a jejich kompletní přehled si mohli účastníci seminářů vyslechnout. Nezanedbatelnou výhodou je skutečnost, že přes revoluční přístup ke konstrukci jednotky zůstala zachována plná kompatibilita na dosavadní příslušenství.

Při objednávání větracích jednotek je obvykle důležité uvést, na kterou stranu bude připojeno potrubí, které jednotku propojuje s externím prostředím. Tento požadavek ovlivňuje konstrukci jednotky, umístění filtrů, ventilátorů atp. a pokud by došlo k omylu, eventuálně i později vznikla potřeba jednotku orientovat jinak, nelze změnu provést bez poměrně vysokých nákladů. Při objednávání jednotky Zehnder ComfoAir Q se levé nebo pravé provedení vůbec nevolí. Instalace jednotky pro pravé nebo levé napojení se prakticky liší jen tím, že těleso dodatečného elektrického vytápěcího tělesa, jehož účelem je zabránit zamrznutí výměníku při velmi nízkých teplotách pod nulou, se zepředu zasune vlevo nebo vpravo a směr proudění vzduchu přes jednotku se zadá na displeji do řídicí jednotky. Podle toho se pak řídí chod obou ventilátorů, které pracují vždy na výstupní straně výměníku.

Ing. Roman Šubrt uvedl, že současná praxe při instalaci větracích jednotek takové řešení nutně vyžaduje. Velmi často se totiž stává, že větrání rodinného domu není řešeno projektantem vzduchotechniky. Provádí se mimo stavební projekt, mimo kolaudační řízení. Instalační firma využívá svých znalostí a je faktem, že v případě provozně a technicky jednodušších rodinných domů se lze s odbornou pomocí dodavatele větrací jednotky bez projektu obejít. Není to žádoucí praxe, ale neochota stavebníků platit za plnohodnotný projekt, který by se na ceně větrání RD pohyboval přibližně do 10 %, je nepopiratelná. Proto je pro praxi z jedné strany velmi důležitá technická podpora dodavatele, aby se omezil vznik zásadních problémů a z druhé strany vysoká schopnost větrací jednotky a jejího příslušenství umět reagovat, tedy se přizpůsobit, na konkrétní podmínky. Základním požadavkem je vyvážit průtoky vzduchu do jednotlivých místností. Tento proces zjednodušuje řídicí jednotka, která si umí sama proměřit vzduchotechnické parametry napojených potrubních rozvodů vzduchu od jednotky do místností a zpět a tomu přizpůsobit provoz. Pokud lze jednoduše, předpřipravenými clonkami, provést vyrovnání proudů vzduchu do místností tak, aby byla vzduchem dostatečně zásobena i nejvzdálenější místnost. Aby nemusely být významně škrceny vyústky vzduchu v místnostech, což je vždy spojeno se vznikem hluku = nepříjemného šumění, aby toto vyregulování bylo rozděleno na více míst, co nejdále od místností a případný i snížený hluk se mohl cestou v potrubí do místnosti dále utlumit. Takové konstrukční řešení navíc velmi usnadňuje provedení skutečně exaktního nastavení s využitím služeb profesionální vzduchotechnické firmy, pokud by si to situace vyžádala.

Elektronická regulace větrací jednotky propojená s čidly teploty, tlaku, vlhkosti umí hodně, ale pro složitější případy by měl být projekt základem vždy. Největší jednotka s výkonem až 600 m³/h dokáže obsloužit již poměrně velký objekt, s podlahovou plochou 400 i více m², a v takovém případě si lze bez projektu způsobit velké problémy. Podobné případy samozřejmě nelze řešit v rámci základní technické podpory dodavatele.

Při nuceném větrání je zásadním hygienickým požadavkem udržovat čistotu vnitřních povrchů rozvodů. Na vstupu přiváděného čerstvého vzduchu se vždy umísťuje filtr. Zdrojem prachu však není jen venkovní prostředí, ale i vnitřní prostředí. Velkým pomocníkem při udržování vnitřní čistoty rozvodů vzduchu jsou jednoduše vyměnitelné filtry, které se vkládají do odsávacích vyústek. Vnější bílý kryt vyústky se snadno vytáhne, vloží se trychtýřovitý filtr a kryt se opět zasune. Doporučení používat tyto filtry je spojeno s potřebou trvale hygienicky udržitelného provozu, s nařízením Ekodesignu, že oboustranné větrací jednotky této kategorie musí být vybaveny by-passem přes který se část vzduchu odsávaného z místností po průchodu jednotkou opět do místností vrací. Proto je výhodné nasávaný vzduch z místností ještě před tím, než vstoupí do potrubí, nechat projít alespoň jednoduchým a levně vyměnitelným filtrem. Zvláště tehdy, pokud se v domácnosti pohybují chlupatí zvířecí miláčkové. A nebo jde například o větraný prostor s velkým pohybem osob zanášejících do místností venkovní nečistoty atp. Přestože je potrubí rozvádějící vzduch v systému Zehnder uvnitř mimořádně odolné vůči usazování nečistot, dostupná je čistící technika a čisticí proces potrubí lze do vzdálenosti přibližně 15 metrů provést jen z místa jednotky, lze snížení intervalů čištění použitím jednoduchých filtrů považovat za součást standardu, který je spojen s jednotkami Zehnder ComfoAir Q.

V doplňující druhé části seminářů Zehnder byly podány informace o sálavých topných panelech a jejich specificích a rovněž tak o otopných tělesech.