Větrání a vytápění nízkoenergetických a pasivních obytných staveb (III. část)
Třetí díl seriálu popisuje principy a úskalí přirozeného větrání a základní principy, technická řešení a přínosy nuceného větrání se zpětným získáváním tepla v obytných budovách.
POUŽÍVANÉ VĚTRACÍ SYSTÉMY OBYTNÝCH STAVEB
Klasické využití přirozeného gravitačního větrání budov představují historické světlíkové šachty uvnitř starých činžovních domů, kdy do obytných místností byl z uliční fasády spárami oken nasáván venkovní vzduch a procházel celým prostorem bytu až k WC, kde byl odsáván do rozměrné světlíkové šachty "vytápěné" prostupem tepla přes zdi okolních bytů. Systém selhával až v letním období při inverzi, kdy stěny šachet byly chladnější než okolí, vzduch v šachtě se ochlazoval a proudil směrem dolů. Zcela analogicky zajišťují větrání jednotlivých obytných místností běžné komíny lokálních topenišť. Podstatně v omezenější formě působí gravitační vztlak i po výšce oken v každém podlaží, kdy přibližně horní polovinou okenních spár je vnitřní teplejší vzduch z místnosti odváděn, spodní částí oken naopak je čerstvý vzduch přiváděn v závislosti na těsnosti spár. Vůči prakticky ustálenému účinku teplot na větrání je náporové působení větru v našem podnebném pásmu zcela nahodilé jak četností, tak směrem, a garantované pro větrání využitelné nejvýše z 50 % ročního období.
S nástupem nové generace zcela běžných oken však všechny uvedené systémy zcela selhávají, viz následující příklad:
Infiltrace okny: okna EURO ... i = 0,123 . 10-4 (m2 s-1 Pa-0,67)
(pro běžný rodinný B = 16 ... charakteristické číslo budovy - krajina dům, Vo = 365 m3) s intenzivními větry velmi nepříznivá (Pa-0,67)
M = 0,7 ... charakteristické číslo místnosti
ΣL = 35 m ... délka spár otevíravých oken na návětrné straně budovy
Systémy nuceného větrání zajišťují nucený přívod a současně nucený odvod vzduchu z vnitřních prostor budov, pomocí mechanických strojních zařízení, nejčastěji ventilátorů. Celkové větrání se dnes používá již univerzálně, hlavně při vyrovnané bilanci množství přiváděného a odváděného vzduchu. Nespornými výhodami těchto komfortních systémů vůči přirozenému větrání je:
- ideální možnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu pro předehřev vzduchu přiváděného s vysokou účinností. Tím lze často zcela vyloučit nutnost dalšího dohřevu přiváděného vzduchu, neboť se zároveň využívá i veškerých teplotních zisků v budovách z metabolismu osob, osvětlení, technologie apod.;
- dokonalá filtrace přiváděného, případně cirkulačního vzduchu na speciálních tkaninových, případně i elektrostatických filtrech, zachycující mikročástice velikosti 1 až 3 mikronu s účinností 95 až 99 %;
- snadná automatická regulace výkonu větrání podle momentálních požadavků (např. podle počtu osob v prostoru) na základě vyhodnocení údajů čidel vlhkosti, čidel odérů, CO2 nebo senzorů pohybu osob;
- možnost úplné hermetizace oken v budově, čímž se zcela vyloučí nežádoucí infiltrace prachu a výrazně sníží přenos hluku z ulic do vnitřního prostředí budov;
- zaručená funkce systému i při nepříznivých tlakových podmínkách v budově (např. při letní inverzi);
- možnost instalace výměníků pro chlazení, případně vlhčení přiváděného vzduchu.
Systémy kombinovaného větrání v bytové výstavbě se používají především v kombinaci nuceného odtahu s přirozeným přívodem vzduchu spárami oken (např. odsávání sociálních zařízení, místní odsávání v kuchyních, apod.)
Tyto systémy zároveň provětrávají obytné místnosti - ale pouze za předpokladu neutěsněných okenních spár, což u dnešních supertěsných oken již vůbec není pravda. Tím se stávají odsávací ventilátory sociálních zařízení a kuchyňských digestoří zcela neúčinné, takže neodvětrají dostatečně WC, koupelny ani digestoře, ale nemohou ani zajistit přívod čerstvého vzduchu do obytných místností!
Výrobci oken tento problém řeší instalací 4. polohy křídel s mikroventilací, ale tím se zcela znehodnocuje proklamovaná "úspora tepelné energie těsnými okny" a větrací funkce se zcela nezajistí.
Systémy přívodních podlahových štěrbin v okenních křídlech, parapetech, případně automaticky regulovaných podle relativní vlhkosti, vrací problém zpět k netěsným okenním spárám s problémy diskomfortu při intenzivním přívodu chladného vzduchu lokálně přímo do pobytové zóny obytných místností a následnými stížnostmi uživatelů na studené tahy vzduchu.
Zásadní nevýhodou těchto systémů je vyloučená instalace rekuperačních zařízení, zvlášť pro nízkoenergetické a pasivní objekty, kde spotřeba tepla pro větrání již převyšuje transmisní ztráty budov.
Systémy hybridního větrání, které využívají řízenou kombinaci nuceného a přirozeného větrání jsou prozatím realizovány pouze ve vývojových projektech a pro hromadné využití v rodinných domech jsou příliš nákladné.
ROVNOTLAKÉ VĚTRACÍ SYSTÉMY OBYTNÝCH BUDOV
V Západní Evropě se pro větrání budov uplatňují systémy nuceného větrání s vysoce účinnou rekuperací tepla, jako zcela standardní a energeticky nejúčinnější řešení.
Tyto systémy zajišťují řízené rovnotlaké větrání pro rodinné domy i vícepodlažní bytové domy, zároveň s dohřevem přiváděného vzduchu, předchlazením v letním období a s účinným využitím všech interních a externích energetických zisků.
Systémy zajišťují přívod čerstvého filtrovaného vzduchu do každé obytné místnosti a kuchyně, a současně odtah odpadního vzduchu ze sociálních zařízení, WC, koupelny a kuchyně.
Nízkoenergetické domy (NED) se doplňují základní otopnou soustavu (tělesa ÚT, podlahové vytápění, atd.), pro pasivní domy (EPD) bez základní otopné soustavy pak postačuje pouze dohřev přiváděného vzduchu potrubním ohřívačem, případně v kombinaci s krbovou vložkou nebo jiným bivalentním zdrojem, výhodně však s cirkulačním okruhem, který zabraňuje extrémnímu snižování relativní vlhkosti v zimním období.
Technické řešení a funkce systému
- větrací jednotka se umísťuje výhodně pod stropem WC, technické místnosti, atd. Alternativně lze jednotku instalovat na půdě nebo v nástěnné poloze v technické místnosti, šatně, atd.
- rozvody čerstvého vzduchu se instalují podle druhu umístění a typu stavby:
- kanálové z pozink. plechu rozměru 160x40 mm, uložené v tepelněizolační vrstvě podlahy, s vyústěním přes podlahové vyústky s regulací. Systém určen pro novostavby. Větevnatý rozvod z centrální podlahové rozvodné šachty vylučuje akustické přeslechy mezi obytnými místnostmi.
- rozvody pod stropním podhledem z kruhového potrubí (pozink., PVC), s talířovými vyústkami. Systém určen pro novostavby s podhledy.
- rozvody rohové podstropní z kruhového potrubí (pozink., PVC, akustické tlumiče), se zakrytím sádrokartonem (SDK, Fermacellem, atd.), s tryskovými vyústkami pod stropem (Coandův efekt). Systém určen pro dodatečné instalace a pro revitalizaci panelových bytových domů.
- ve všech variantách je zajištěno dokonalé čištění všech potrubních rozvodů.
- odpadní vzduch ze sociálních zařízení je odváděn kruhovým potrubím 100 - 160 mm pod stropem v zákrytu, nebo pod podhledem, s ukončením talířovými ventily s regulací (ideálně přímo nad zdroji vlhkosti).
- z obytných místností je vzduch odváděn štěrbinami pod dveřmi bez prahů (6 až 8 mm) do předsíně a pod dveřmi nasáván do sociálních zařízení (WC, koupelna)
- odsávací digestoře nad sporáky se řeší výhradně jako cirkulační s uhlíkovými filtry pro zachycení pachů, s nastavitelným výkonem 150 až 450 m3/h, podle intensity vývinu aerosolů a pachů.
- přívod čerstvého a výfuk odpadního vzduchu je běžně vyveden do protidešťových žaluzií ve fasádě domů, u vícepodlažních budov do centrálních stoupaček přes uzavírací a požární klapky.
- přívod čerstvého vzduchu do jednotlivých obytných místností se dimenzuje na 30 až 45 m3/h (podle předpokládaného obsazení), odsávání ze sociálních zařízení podle DIN 1946/6 v množství: koupelny 40 až 60 m3/h; WC 20 až 30 m3/h; kuchyně 40 až 60 m3/h (pouze odvod par, které nezachytí cirkulační digestoř).
 obr. 6.1 Schéma větracího systému s rekuperací v rodinném domě |
 obr. 6.2 Moderní koncepce větrací jednotky s rekuperací tepla s protiproudým výměníkem s vysokou účinností a výkonem až 330 m3/h |
Pro návrh VZT rozvodů a šachet u bytových vícepodlažních budov nutno dodržet ČSN 730872 Ochrana staveb proti šíření požáru VZT zařízením (odstupy, klapky, atd.).
 obr. 6.3 Schéma podstropních rozvodů větrání v bytovém domě |
 obr. 6.4 Schéma podlahových rozvodů větrání v rodinném domě |
Výhody nuceného větrání s rekuperací tepla
- záruka hygienicky nutných trvalých výměn vzduchu s možností nárazového zvýšení externím signálem z WC, koupelny, kuchyně
- úspora až 90 % nákladů na větrání
- vyloučení vzniku plísní
- vyloučení tepelného diskomfortu v bytech přívodem vzduchu s minimálním teplotním gradientem
- využití všech interních i externích tepelných zisků z prostoru bytu pro předehřev větracího vzduchu a krytí jeho zbytkových transmisních ztrát
- přívod dokonale filtrovaného vzduchu (G4-F7) výrazně omezuje vznik alergických a respiračních onemocnění obyvatele
- při nastavení výkonu na maximum jednotky až 330 m3/h (přes by-pass) lze prostory bytu účinně chladit v letním období, případně s nočním předchlazením
- systém umožňuje automatické řízení na požadované hodnoty CO2 a relativní vlhkosti
- kompletizovaný stavebnicový systém umožňuje jednoduchou instalaci i svépomocí
- při instalaci zemního registru (ZR) se v letním období přiváděný vzduch účinně předchlazuje (až o 18°C) a v zimním období předehřívá (až o 20°C).
tab. 6.5: Požadavky na větrání kuchyní, koupelen, WC podle různých zahraničních
předpisů a doby provozu (doporučené hodnoty)
tab. 6.6: Požadavky na větrání obytných místností podle různých zahraničních předpisů
(doporučené hodnoty)
Poznámka: Závazné hodnoty nejsou žádnými předpisy pro obytné stavby stanoveny (na rozdíl od hygienických požadavků na pracovní prostředí dle nařízení vlády č. 441/2004 Sb).
V DALŠÍM DÍLE UKÁŽEME CIRKULAČNÍ SYSTÉM TEPLOVZDUŠNÉHO VYTÁPĚNÍ S ŘÍZENÝM PODÍLEM VĚTRACÍHO VZDUCHU A REKUPERACÍ TEPLA A NĚKTERÉ PROJEKČNÍ ZÁSADY PRO NÁVRH VĚTRÁNÍ NED A EPD
Low energy (LEB) and passive buildings (PB) are becoming standard for new constructions in EU countries. They aren't experiments anymore, but absolutely ordinary mass production of sophisticated residential buildings. Only in Germany, Austria and Switzerland there are already thousands of buildings that meet the passive standard and their number doubles every year. The cost of passive buildings is only 5-7 % higher than those of conventional ones, and yet, their consumption of energy and heating is up to 90 % lower! Part 3 about ventilation systems for normal buildinghs and EPD.