Zkušenosti s provozem pasivního domu - dřevostavby v České republice (II)

I když se jedná o energeticky pasivní dům, pro vytápění a větrání byl použit cirkulační systém teplovzdušného vytápění s integrovaným větráním a rekuperací odpadního tepla s účinností cca 90 %. Toto řešení bylo zvoleno vzhledem k pochybnostem k možnosti vytápění EPD pouze rovnotlakým větracím systémem tak, jak je obecně uváděno. Z literatury je přejímáno, že temperování EPD zajistí rovnotlaká větrací soustava objektu předehřátím přiváděného vzduchu na teplotu do max. 50 °C , v objemu dle hygienických požadavků na větrání. Ohřátý přívodní větrací vzduch pak temperuje obytné prostory. Před realizací EPD Rychnov byly k tomuto provedení pochybnosti. Obavy pramenily z případné nízké relativní vlhkosti vzduchu v interiéru v nejchladnějších zimních měsících. V tomto období má venkovní vzduch nízkou hodnotu měrné vlhkosti - obsahuje malé množství vody v 1 m³. Zároveň jsou ale největší požadavky na "topný výkon" použité soustavy. V systému rovnotlakého odvádění a přivádění vzduchu by bylo nutné dimenzovat větrací výkon na požadavky temperování. Množství přiváděného vzduchu (jeho následná relativní vlhkost při teplotě interiéru) by pravděpodobně nebylo v rovnováze s výdejem vnitřní vlhkosti objektu (odpar vlhkosti z květin, osob, z vaření atd). Tím by mohlo dojít k výraznému snížení relativní vlhkosti interiéru - i pod hodnoty 30 %. Zároveň by nebylo možné nárazově zvýšit teplotu v interiéru - např. v případě, kdy by uživatelé objektu byli několik dní mimo dům, a nechali teplotu snížit na cca 18-19 °C. Topný výkon teplovzdušných soustav (ať už rovnotlakých větracích, nebo v ČR cirkulačních) je v EPD objektech vzhledem k jejich parametrům dimenzován s minimální rezervou. Každé předimenzování má za následek zvětšování zařízení a zvyšování příkonu, potřebného např. na provoz ventilátorů. Zvýšení teploty v interiéru je proto delší v porovnání s předimenzovanými topnými soustavami v "současné realizaci domů v ČR". První zkušenosti z provozu objektu EPD Rychnov některé pochybnosti potvrzují, jiné vyvracejí. V současné době se připravuje publikování výsledků měření provozu tohoto objektu. Na obr. 6 je orientační schéma použitého energetického systému vč. teplovzdušného vytápění.

Obr. 6 - Systém teplovzdušného vytápění a větrání s rekuperací tepla a jednoduchým zemním registrem

Rozvod teplého topného a větracího vzduchu po objektu byl proveden pomocí plochých kanálů, které byly integrovány do konstrukcí podlah přízemí i podkroví. V podkroví objektu byly použity čtyři různé skladby suchých podlahových konstrukcí. Po dokončení objektu bylo provedeno měření parametrů vzduchové a kročejové neprůzvučnosti s velmi zajímavými výsledky - např. skladba podlahy v největším pokoji (sádrovláknitá deska s těžkým suchým podsypem) splnila při tomto měření parametry pro použití v bytových domech mezi jednotlivými byty.

V každém patře byl použit samostatný hvězdicovitý rozvod VZT systému s umístěním topných mřížek v podlaze pod okny. Toto řešení bylo zvoleno opět na základě obav (možná i nedostatku zkušeností v ČR s EPD). Udává se, že u objektů s minimální energetickou náročností nezáleží na umístění přívodu - podlaha, strop. Vzhledem ke zkušenostem (zatím krátkým) z provozu tohoto domu bychom minimálně v přízemí objektu doporučovali umístění z podlahy. V rovnovážném stavu při teplotě interiéru 22 °C byla teplota povrchu podlahy obvykle 21,2 °C, povrchová teplota stěny (lhostejno jestli obvodové nebo vnitřní) 21,2-21,8 °C, teplota stropu 21,8 °C. I když má dům oddělené zádveří od obytného prostoru (což nebývá v ČR tak úplně pravidlem), je podlaha přízemí nejnižší část domu. V okamžiku příchodu do objektu se otevřením vchodových dveří (třeba jen na krátkou dobu) provětrá celý prostor zádveří. Ochlazený vzduch pak při otevření dalších interiérových dveří "nateče" do prostoru celého přízemí. Vytvoří se vrstva chladného vzduchu těsně nad podlahou. Záleželo na tom, jak se prochladilo zádveří = jak dlouho byly otevřeny vchodové dveře a jaká byla venkovní teplota. Než se pak tato vrstva prohřála (promíchala), byl tento stav vnímám jako diskomfort. Při pokusech přivádět topný vzduch od stropu byla doba prohřátí delší než přibližně stejný stav při přívodu z podlahy. Velký vliv u přívodu od stropu má použitý distribuční element. Je potřeba přivést topný vzduch proudem k podlaze, aby se teplo dostalo na relativně nejchladnější konstrukce objektu (pomíjím okna - teplota povrchu oken byla o cca 1-2 °C nižší než teplota stěn). Použitím dýz se ale zvyšuje tlaková ztráta rozvodů, bylo by nutné zvýšit výkon VZT zařízení. V další topné sezóně budou prováděny delší pokusy s podrobnějším vyhodnocením. Na schématu 7a je naznačen rozvod topného a větracího vzduchu tak, jak byl proveden v objektu EPD Rychnov.

Obr. 7a - Schéma rozvodu topného a větracího vzduchu do obytných místností

Proti standardnímu provádění cirkulačního teplovzdušného vytápění pro NED domy v ČR byla v této realizaci provedena úprava rozvodu topného a větracího vzduchu do místností (C₂). Temperování podkroví v EPD může být teoreticky zajištěno pouze teplem, které stoupá dle fyzikálních zákonů vzhůru z přízemí - tato myšlenka byla výchozí vzhledem k různému využití obou podlaží (např. večer v přízemí využití obývacího pokoje s požadavkem na vyšší teplotu prostoru než v podkroví v dětských pokojích a ložnicích), ale není zajištěno provětrání objektu. V případě provětrávání pak je i do podkroví přiváděno teplo, které hlavně večer není moc potřebné. Doplněním rozdělovací klapky na trase C₂ je možné tzv. zónové vytápění a také zónové větrání. Dle požadavku je tedy možno střídavě vytápět nebo větrat samostatně každé patro s využitím dokonalé izolace celého domu (minimálního poklesu teplot v té chvíli nevytápěné části). Tepelná obálka objektu je tak dokonalá, že i při venkovní teplotě v noci mezi -12 až -16 °C klesá vnitřní teplota o max. 1,5 °C bez jakéhokoliv dohřívání daného prostoru v době od 16.30 do 6.00 hod ráno dalšího dne. Toto řešení se osvědčilo, přispělo k lepší pohodě v celém objektu.

Cirkulační sání vzduchu ze společných prostor bylo provedeno dle standardních zásad cirkulačního teplovzdušného vytápění. V přízemí z obývacího pokoje a v podkroví bylo umístěno na společné chodbě pod stropem. Přívod zpětného cirkulačního vzduchu do jednotky DUPLEX RB byl integrován do stropní konstrukce.

Také vzduchotechnický rozvod odvětrání koupelen, kuchyně a technické místnosti do jednotky byl dokonale integrován do stropní konstrukce, v případě odvodu z kuchyně bylo nad kuchyňskou linkou použito sádrokartonového zákrytu. V technické místnosti byl snížen podhled ze sádrokartonu. V interiéru kromě distribučních elementů (sacích ventilů, podlahových a stěnových mřížek) není vidět žádný rozvod VZT systému - je dokonale využito možností konstrukce dřevostavby!!! Jednotka DUPLEX RB je umístěna na stropě v tech. místnosti, díky sníženému podhledu jsou viditelné pouze dveře jednotky. Na schématech 7b je schéma rozvodu odsávání odpadního vzduchu tak, jak bylo realizováno v EPD Rychnov, vč. přívodu vzduchu z exteriéru a odvodu vzduchu z objektu (modře - odvětrání koupelny a tech. místnosti, červeně - odtah z kuchyně, fialová - sání z exteriéru, oranž. výfuk z objektu).

Obr. 7b - Schéma rozvodu odvětrání koupelny, kuchyně, zádveří a technické místnosti

Obr. 7b - Schéma výfuku a nasávání vzduchu z objektu

Samotná technická místnost (viz dispozice domu) byla řešena tak, aby její prostor byl maximálně využit. Do prostoru 2x2,8 m bylo nutno umístit následující zařizovací předměty a technologické zařízení:

Díky dokonalé synchronizaci všechny výše zmíněné předměty našly své místo + zůstal i manipulační prostor před všemi zařizovacími předměty dle požadavků DIN norem, které jsou přísnější než ČSN. Např. na obrázku č. 8 je pro informaci realizované propojení UT části (propojení zdroje tepla a VZT jednotky + provedení propojení pro ohřev TUV dle schématu v první části příspěvku ze dne 2.5.2005). Toto propojení je pod stropem v prostoru nad pračkou v tech. místnosti.

Obr. 8 - Realizované propojení UT a TUV části EPD Rychnov

Jako jedno z mnoha netradičních řešení a postupů byl v tomto objektu pokusně zrealizován tzv. cirkulační zemní registr (zatím v žádných jiných pramenech nebyl publikován). Princip "klasického" zemního registru je založen na ochlazování vzduchu při průchodu zemí. V hloubce cca 2 m je téměř stálá teplota zeminy (cca 7 °C). V zimním období je ZR využíván pro předehřev vzduchu přiváděného do objektu. V letním období je vzduch, nasávaný z venkovního prostředí o teplotě např. 30 °C, při průchodu zemí zchlazen na teplotu cca 17-19 °C. Ten je pak přiváděn a rozváděn VZT systémem po objektu. Následně je z objektu (např. pootevřeným oknem) přetlakově odveden. Chladicí výkon tohoto zemního registru se pohybuje kolem 2 kW (v závislosti na kvalitě zeminy atd.).

Obr. 9 - Schéma provedení zemního registru pro letní předchlazení
a zimní ohřev vstupního vzduchu - jednoduchý "jednotrubkový" zemní registr

Realizovaný ZR objektu EPD Rychnov využívá stejného principu (chladu země). Proti základnímu provedení je přidána další trubka uložená v zemi + soustava uzavíracích klapek. Trubky jsou položeny nad sebou, i když energeticky výhodnější by bylo samostatné vedení dvou trubek v hl. cca 2 bm s odstupem mezi sebou cca 1 m. Vzhledem k tomu, že v lokalitě Rychnova je kompaktní vrstva 80-130 cm jílu, který je na povrchu slušně zavodněn, bylo zvoleno toto řešení, realizačně levnější. Cirkulační vzduch z interiéru je vháněn jednou trubkou do země, přes klapkou uzavřenou šachtu se druhou trubkou vrací zpět do domu. Chladicí výkon tohoto registru je cca 4-4,5 kW při stejném průtoku vzduchu jako u jednoduchého ZR. Je to způsobeno nejen tím, že trasa vedení je delší, ale i nasáváním vzduchu z interiéru, který je zchlazován a znovu do interiéru přiváděn. Snižuje se tím i množství případné kondenzace vzdušné vlhkosti. Na předpokládaných 17-19 °C ochlazujeme vzduch interiérové teploty (např. 24 °C), nikoli vzduch teploty venkovního prostředí. Všechny ostatní funkce ZR (např. při větrání přívod vzduchu, v zimě předehřev atd.) jsou na základě regulace zachovány. Na obr. 10 je schéma cirkulačního ZR s jednotkou DUPLEX RD v režimu sání vzduchu a cirkulačním okruhem. Na obr. 11 je pak cirkulační zemní registr v režimu cirkulačního chlazení. Výsledky budou k dispozici po skončení letního období.

Obr. 10 - Schéma cirkulačního ZR v režimu větrání (sání vzduchu) a cirkulace

Obr. 11 - Schéma cirkulačního ZR v režimu chlazení

Díky tomu, že je dům trvale obydlen, odrážejí veškeré měřené veličiny (vlhkost interiéru, teploty interiéru i teploty povrchů, spotřeba el. energie pro vytápění i ohřev TUV atd.) běžné využívání objektu. Jsou mimo jiné průběžně srovnávány s matematickým modelem větrání, který byl f. ATREA zpracován v loňském roce a který je využíván v realizacích cirkulačního teplovzdušného vytápění pro NED a EPD. Řídicí systém VZT systému umí na základě venkovní okamžité teploty upravovat režim větrání tak, aby nedocházelo k přesušování interiéru. Např. vlhkost interiéru se pohybuje v rozmezí 43-52 %. Veškeré výsledky se v současné době zpracovávají, zveřejnění se předpokládá v průběhu měsíce června.

Protože však byl dům obydlen "až" 3.12.2004 (vzhledem k problémům s přípravou a dokončením inž. sítí lokality byly zahájeny zemní práce pro přípravu spodní stavby - základové desky - 8.9.2004, montáž horní stavby byla zahájena 4.10.2004 a kompletní dokončení 27.10.2004, kolaudace pak proběhla 16.11), není měřena celá topná sezóna. Měření je také zkresleno spotřebou energie, potřebnou na prohřátí celého objektu po dokončení domu. Zahraniční prameny udávají, že je potřeba min. 4-5 týdnů, než se takový dům prohřeje a začne vykazovat parametry EPD. Dokonce některé prameny udávají, že pokud EPD tzv. nezažil léto, není ještě dokončen. Vzhledem k tomu, že EPD Rychnov je dřevostavba (i když s velkým podílem sádrokartonových a sádrovláknitých obkladových desek, jejichž celková hmota je také poměrně značná), předpokládáme, že je již dokonale prohřát. Další výrazný vliv je způsoben i nedostatkem zkušeností se správným využíváním objektu v návaznostech na jeho parametry. Výsledky měření této necelé topné sezóny tedy nebudou pravděpodobně plně odpovídat teoretickým výpočtům a předpokladům.