Umístění plynových spotřebičů s ohledem na větrání bytových domů

V posledních letech se v nové bytové výstavbě setkáváme s mnoha negativními důsledky nedostatečného větrání vnitřních prostor. Z důvodu minimalizace tepelných ztrát infiltrací jsou vyráběna a osazována okna s téměř nulovou spárovou průvzdušností. Tak jako tomu bylo v minulých letech, bývá navržen podtlakový větrací systém pouze s nuceným odvodem vzduchu. V koupelnách a toaletách jsou instalovány individuální ventilátory, samostatně ovládané v každém zařízení. V kuchyních je osazena digestoř s odvodem vzduchu nad střechu nebo do fasády. Prostor bytů bývá pro přepouštění vzduchu z místností obytných k místnostem sociálním propojen pomocí mřížek či štěrbin ve vnitřních interiérových dveřích. Opomenuto je ale řešení přívodu vzduchu do bytových jednotek z exteriéru. Obecně se předpokládá, že přívod vzduchu zajistí výplně otvorů - okna, balkónové dveře.

Investor či majitel bytu je dnes ve většině případu obeznámen z parametrem hodnotícím okno z hlediska jeho tepelněizolační schopnosti - součinitelem prostupu tepla U. Výrobci udávají především hodnotu součinitele prostupu tepla zasklení. U nových oken bývá hodnota součinitele prostupu tepla prosklení nižší než hodnota součinitele prostupu tepla rámu. Současná okna tak mají z hlediska energetické bilance kvalitnější zasklení než rám. Další tepelně technickou vlastností oken ovlivňujících tepelnou ztrátu je spárová průvzdušnost. Hodnotu spárové průvzdušnosti v podkladových materiálech výrobci oken uvádí jen zřídka.

Součinitel průvzdušnosti

Vyjadřuje schopnost dané spáry propouštět vzduch.

Je dána vztahem

iLV = QLV /(L.Δpn)

(m2.s-1.Pa-n)

kde

QLV	je objemový tok vzduchu	(m3.s-1)
L	délka spáry	(m)
n	exponent určovaný pro jednotlivé typy spár experimentálně
Δp	rozdíl tlaku před a za spárou	(Pa)

ČSN EN 12 207 (74 6011) stanovuje klasifikaci oken podle výsledků zkoušek průvzdušnosti pro kompletně sestavená okna a dveře a to do tříd 1-4. Referenční průvzdušnost při 100 Pa je vztažená na celkovou plochu a na délku spáry. Vyráběná okna současného trhu většinou spadají do třídy 4 (s referenční průvzdušností 0,75 m³.h^-1.m^-1). Součinitel průvzdušnosti oken bez speciálních úprav spárového větrání se u plastových oken pohybuje mezi 0,01 až 0,1.10^-4 m³.m^-1.s^-1.Pa^-0,67. Stejně tak nízké jsou hodnoty spárové průvzdušnosti i u nových oken dřevěných nebo kovových. Podle ČSN 73 0540-2/Z1 Tepelná ochrana budov - Požadavky musí být v nových budovách a změnách dokončených budov s požadovaným stavem vnitřního prostředí při jejich užívání (viz stavební zákon, ČSN 730540-2) splněna podmínka

i_LV ≤ i_LV,N

kde normou požadovaná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti i_LV,N pro budovu s větráním přirozeným nebo kombinovaným činí:

a) pro vstupní dveře do budovy, dveře oddělující     ucelenou část budovy	0,85.10-4
b) ostatní výplně otvorů v nadzemní části budovy
do 8m včetně	0,85.10-4
mezi 8m a 20m	0,60.10-4
nad 20m včetně	0,30.10-4

V nových bytových jednotkách se nejčastěji setkáváme se spotřebiči pro úpravu pokrmů nebo plynovým kotlem jako zdrojem tepla pro vytápění a ohřev teplé vody. Požadavky pro jejich umístění v bytových prostorech uvádí TPG 704 01. Technickým pravidlem TPG 800 00 byly plynové spotřebiče rozděleny do tří základních skupin A,B,C. Do skupiny A spadají spotřebiče, které odebírají vzduch pro spalování z prostoru, ve kterém jsou umístěny a produkty spalování zůstávají v tomtéž prostoru. Skupinu B tvoří spotřebiče, které odebírají vzduch pro spalování z místnosti, ve které jsou umístěny, ale spaliny jsou odváděny do venkovního prostoru (komínem, kouřovodem). Spotřebiče skupiny C si přisávají vzduch pro spalování z venkovního prostoru a spaliny odvádějí tamtéž.

Spotřebiče pro úpravu pokrmů

Plynový sporák s plynovou nebo elektrickou troubou nebo vestavná jednotka s oddělenou vařidlovou deskou a plynovou troubou

Jedná se o spotřebič patřící do skupiny A, umísťovaný v prostoru kuchyně. Z hlediska bezpečnosti při užívání spotřebiče a hygieny byly stanoveny požadavky na objem místnosti se spotřebičem a na výměnu vzduchu. Místnost musí být alespoň přímo větratelná, což znamená, že výměnu vzduchu z venkovním prostorem lze v běžných případech zajistit otevřením okna, balkónových dveří. Její nejmenší požadovaný objem je jedná-li se o

bytovou jednotku s více obytnými místnostmi	20 m3
bytovou jednotku s jednou obytnou místností	50 m3

Je-li nad spotřebičem instalováno odvětrávací zařízení (digestoř), snižuje se tento požadavek o 25%. Místnost se spotřebičem v provedení A má mít alespoň jednonásobnou výměnu vzduchu za hodinu a to i při uzavřených oknech a dveřích.

Výměnu vzduchu lze zjednodušeně stanovit

n = (3600.i_LV.L.4)/V

kde

4 Pa	je uvažovaný tlakový rozdíl mezi dvěma prostory, jejichž přepážku tvoří okno(dveře)
V	objem místnosti

Hodnota jednonásobné výměny byla stanovena pro hodinový provoz spotřebiče v místnosti 20m³, se spotřebou plynu 1m³/hod., což vede k produkci cca 10m³ spalin. Při zvyšujícím se objemu místnosti se může číslo výměny vzduchu s ohledem na provoz spotřebiče úměrně snižovat (pro 30m³ postačí n=0,8, pro 40m³ postačí n=0,5).

Příklad:

V kuchyni přímo větratelné o objemu 20m³ máme okno, která má zajistit jednonásobnou výměnu vzduchu průvzdušností spár. Při těsném provedení se součinitelem průvzdušnosti 0,01.10^-4 by musela být délka jeho spár 1389m, při hodnotě spárové průvzdušnosti 0,1.10^-4 139m, při splnění normové hodnoty 0,85.10^-4 16m.

Naopak pokud bychom v dané místnosti předpokládali okno 1,8x1,5 s délkou spár 8m, musel by být jeho součinitel průvzdušnosti při uzavření 1,74.10^-4. Nová okna bez úprav splňující tento požadavek neexistují. Jak je z uvedeného příkladu zřejmé, je požadavek výměny vzduchu a úspor energie protichůdný.

Mezi produkty nedokonalého spalování, ke kterému ve skutečných spalovacích zařízeních dochází, patří kysličník uhelnatý CO. Při dlouhodobějším provozu spotřebiče může vzhledem k nárůstu obsahu vodních par, CO₂ a úbytku kyslíku docházet k zhoršení spalovacího procesu a zvyšování podílu CO ve spalinách. Jelikož zůstávají v prostoru, je jejich koncentrace závislá na výměně vzduchu.

Příklad:

V následujícím grafu je znázorněna závislost objemového podílu CO v místnosti kuchyně o objemu 20m³ s plynovou vestavěnou varnou deskou s potřebou plynu 0,7m³/hod. a násobku výměny vzduchu v místnosti při době provozu spotřebiče 1 hodina.

Kysličník uhelnatý je plyn bezbarvý, bez zápachu. Na krevní barvivo - hemoglobin se váže 260x rychleji než kyslík. Vyskytuje-li se ve vdechovaném vzduchu, pohlcuje jej hemoglobin na úkor kyslíku. Mezní hodnotou koncentrace je 0,03% obj.CO. Při této hodnotě se již na pobytových osobách začne projevovat lehká otrava (bolest hlavy, nevolnost, únava). Za bezpečnou je považována hodnota 0,003% CO. Koncentrace 0,3% Co způsobí silnou otravu s přímým ohrožením života.

Pokud má místnost s plynovým spotřebičem bez odvodu spalin těsná okna a dveře, je potřeba zajistit požadovanou výměnu vzduchu jiným způsobem, bez ohledu na fyzický zásah uživatele bytu (otevření okna). Výplně otvorů mohou být vybaveny systémy spárového větrání, zvyšujícími průvzdušnost oken. Nejjednodušší způsob je takzvaná 4.poloha, kdy při určité poloze kliky dojde k mírnému odsazení křídla od rámu a vytvoření spáry. Průvzdušnost okna při této poloze je těžko zjistitelná (výrobci tuto hodnotu neuvádějí) a použití je vázáno na uživatele. Nelze ji tedy považovat za dostatečnou. Mezi další způsoby zvýšení průvzdušnosti oken patří perforované těsnění, okenní drážky, systémy otvorů propojující některé komory rámů a křídel, nadokenní větrací kanály, větrací štěrbiny v rámu,... Většina těchto systému je vybavena regulací tlakových rozdílů mezi exteriérem a interiérem. Hodnoty zvýšení průvzdušnosti jsou ale opět pro projektanty obtížně zjistitelné. Další možností k zajištění požadované výměny vzduchu je zřízení neuzavíratelných větracích otvorů do obvodových stěn nebo použitím fasádních prvků samočinného přívodu vzduchu.

Zdroje tepla

V mnoha bytových domech je zřízeno nebo zřizováno etážové vytápění - otopná soustava se zdrojem tepla v každém bytě. Tento kotel někdy výkonu až do 28 kW (s ohledem na způsob přípravy teplé vody) je plynovým spotřebičem. Kotle s atmosférickým hořákem a přerušovačem tahu spalin jsou spotřebičem typu B. Tyto spotřebiče jsou v provedení pro přirozený odvod spalin do komína. Do skupiny B patří i kotle s nuceným odvodem spalin se spalinovým ventilátorem nebo přetlakovým hořákem s nuceným přívodem vzduchu. Obě podskupiny odebírají vzduch pro spalování z místnosti. Nezávislé na vnitřním prostoru jsou takzvané uzavřené kotle, spotřebiče v provedení C. Jejich odvod spalin i přívod vzduchu bývá v bytových domech řešen do fasády, (což by mělo být pouze krajním řešením) nebo do tzv. společných komínů zajišťujících jak přívod vzduchu tak odvod spalin.

Spotřebiče typu B

Kotle typu "B" lze umístit ve větratelných nebo alespoň nepřímo větratelných prostorách. Větratelný prostor je místnost, která má okna či dveře přímo do venkovního prostoru a výměnu vzduchu lze zajistit jejich otevřením. Nepřímo větratelný prostor je takový, který lze vyvětrat přes sousední větratelnou místnost otevřením propojovacích dveří. Do místnosti s kotlem s atmosférickým hořákem a přerušovačem tahu spalin do příkonu 50 kW musí být zajištěn přívod spalovacího vzduchu 1,6m³/hod na 1 kW příkonu. Požadovaný objem místnosti je 1m³ na 1 kW příkonu. Nejsou -li tyto podmínky splněny, lze použít například tyto úpravy:

• propojit místnost se sousední místností téhož uživatele neuzavíratelnými otvory či spárami ve stěně či dveřích. Toto propojení umožňuje instalovat kotel i v místnosti menšího objemu nebo nepřímo větratelné. Přívod vzduchu z venkovního prostoru však musí být zajištěn a je závislý na průvzdušnosti výplní otvorů společně posuzovaných místností. K tomuto řešení se dokládá kontrolní výpočet.
  
  
• umístit spotřebič do odděleného prostoru (skříně) se samostatným trvalým přívodem vzduchu z venkovního prostoru o volném průřezu min. 0,001 na 1kW, min. však 0,02 m².
  
  
• trvalým přívodem vzduchu přímo z venkovního prostoru opatřit přímo místnost se spotřebičem. Tento přívod se zřizuje jako neuzavíratelný otvor u podlahy, případně je vzduch přiveden potrubím či kanálkem.

U místností se spotřebiči s atmosférickým hořákem je důležité udržení dynamické rovnováhy mezi venkovním prostorem, místností a spotřebičem. Pro komíny s přirozeným tahem platí, že

pZ = pH - pR - pL ≥ pW + pFV +pB

(Pa)

kde

pZ	je tah v sopouchu	(Pa)
pH	je statický tah komína	(Pa)
pR	je tlaková ztráta komínového průduchu	(Pa)
pL	je tlaková ztráta účinkem větru	(Pa)
pW	je nejmenší tah pro překonání tlakové ztráty ve spotřebiči	(Pa)
pFW	je tlaková ztráta v kouřovodu	(Pa)
pB	je tlaková ztráta z nasávání spalovacího vzduchu	(Pa)

Těsná okna a dveře zvyšují tlakovou ztrátu z nasávání spalovacího vzduchu (zvětší se tlakový spád mezi venkovním prostorem a místností) a účinný komínový tah nemusí být dostatečný k odvodu spalin. V těchto případech může docházet k částečnému vnikání spalin do místnosti přerušovačem tahu.

K částečnému vracení spalin může způsobit provoz ventilátoru vzduchotechnického zařízení. Vytvořením podtlaku dojde k narušení rovnováhy přerušovač tahu - komín. V prostorách, kde se může vytvářet podtlak od ventilátorů větracích zařízení, který by mohl narušit funkci odvodu spalin, se spotřebiče s atmosférickým hořákem a přerušovačem tahu nesmí umísťovat. Umístění kotle v prostorách, které mohou být ovlivněny funkcí ventilátoru vzduchotechnického zařízení (podtlakové větrání koupelen, WC, digestoř v kuchyni) se často řeší blokací ventilátoru. V době provozu kotle je nelze uvést do chodu. Toto opatření splní účel, ale je na úkor komfortu uživatele. Pokud například kotel zajišťuje ohřev teplé vody a uživatel se sprchuje, nemůže používat odvětrání koupelny nebo WC. Kotel nemusí být umístěn přímo v místnosti se vzduchotechnickým zařízením, aby byl jeho funkcí ovlivňován. Propojením vnitřních prostor bytu, ať již z hlediska potřeby přívodu vzduchu pro spalování nebo provozu vzduchotechniky, dochází k ovlivnění dynamické rovnováhy i v prostorách přilehlých. Plynové kotle jsou většinou vybaveny pojistkou proti zpětnému tahu spalin. Jedná se o čidla teploty v přerušovači tahu a nad ním. Zvýšení teploty v horním prostoru kotle nad stanovenou hranici signalizuje vnikání spalin a dojde k odstavení spotřebiče z provozu. Při jeho ohřátí za dojde k odstavení spotřebiče z provozu. Při vzniku podtlaku v interiéru může za určitých podmínek dojít k částečnému vnikání spalin. Směr jejich toku v kotli a zvýšení teploty nemusí být takové, aby vyřadilo kotel z provozu. Spaliny obsahují pro lidský organismus nebezpečný CO.

Spotřebiče typu C

Pro umístění spotřebičů typu C nejsou z hlediska přívodu vzduchu, objemu prostoru či větrání nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky.

Závěr

Problematika se nedotýká pouze nové bytové výstavby, kde řešení umístění plynových spotřebičů řeší projektová dokumentace a projektantem bývá přívod vzduchu předepsán. V rámci realizace však nejsou vždy požadavky spojené s opatřením (úpravou) výplní otvorů pro zvýšení průvzdušnosti dodrženy. V rámci snižování energetických potřeb objektů dochází k zateplování obvodových konstrukcí a výměnám oken. Ve stávajících bytech těchto domů mohou být již stávající plynové spotřebiče instalovány a zůstávají. Větrací systém je podtlakový. Utěsněním obálky domu bez dalších úprav nezabezpečíme na uživateli nezávislý bezpečný přívod vzduchu pro provoz plynových spotřebičů, provoz vzduchotechnického podtlakového systému ani minimální hygienickou výměnu vzduchu. Nové i rekonstruované domy s výše uvedeným řešením vzduchotechnického systému a těsnými okny se dostávají do podtlaku v interiéru. Ten ovlivňuje provoz zdrojů tepla závislých na tlakových poměrech. Současně si vzduchotechnické zařízení ve spojení s těsnými okny přivádí vzduch do interiérů cestami k tomu nepřípustnými (např. komínovými tělesy). I když není provoz ventilátorů trvalý, potřeba přívodu vzduchu je poměrně velká. Zařízení sociálních místností může nárazově odvádět vzduch v objemovém průtoku až 140 m³/hod., digestoře až 1000 m³/hod. Toto objemové množství musí být do vnitřního prostoru zase přivedeno.

Zajištění odpovídajícího vnitřního prostředí v bytech není problematikou jednoduchou. Příspěvek chtěl poukázat na faktory ovlivňující provoz vzduchotechniky v podtlakového systému, provoz plynových spotřebičů spalujících vzduch z interiéru bytů a průvzdušnost výplní otvorů. Problematika hygienické výměny vzduchu a vnitřního prostředí bytů byla z příspěvku úmyslně vynechána.

Skříně s plynovými spotřebiči jsou často uživateli bytů využívány ke skladování věcí a dochází úplnému zaskládání mřížek přívodu vzduchu potřebného ke spalování.

Čelní stěna krbové vložky-pohyb toaletního papíru dokladuje nasávání vzduchu do místnosti z krbového komína

Dveře s mřížkou z místnosti s krbem-pohyb toaletního papíru dokazuje, že tudy vzduch směrem ke koupelně proudí

Dveře z vedlejší místnosti-k viditelnému proudění nedochází