Systémy větrání obytných budov
Při vysokých nárocích na neprůvzdušnost výplní stavebních otvorů, které jsou předpokladem pro splnění kritérií na energetickou náročnost budov, nelze větrání spárami oken použít. Řešením je nucené podtlakové větrání, nucené rovnotlaké větrání nebo hybridní větrání.
Systémy větrání obytných budov
Pro větrání obytných budov se doporučuje použít jeden z následujících systémů větrání:
- nucené podtlakové větrání,
- nucené rovnotlaké větrání,
- hybridní větrání.
Z hlediska příslušnosti větracího zařízení k jednotlivým bytovým jednotkám rozlišujeme systémy:
- centrální,
- lokální.
Rotační větrací hlavice se pro větrání obytných budov jednoznačně nedoporučují z důvodu malých dopravních tlaků viz [3].
Nucené podtlakové větrání
V obytných budovách je podtlakové větrání realizováno nuceným odvodem vzduchu z místností se zdrojem škodlivin nebo vlhkosti (hygienické zázemí, kuchyně) a přisáváním vzduchu z venkovního prostředí.
Přívod venkovního vzduchu u podtlakového větrání je nutné (při současných požadavcích na průvzdušnost okenních spár) zajistit přívodními větracími otvory integrovanými do výplní stavebních otvorů (oken) nebo zabudovanými v obvodových stěnách. Přívodní otvory se zpravidla umisťují pod okna za/nad otopná tělesa, případně pod strop nad okna. Do každé obytné místnosti lze vzduch přivádět přes větrací otvor, který může být osazen i kvalitním filtrem případně tlumičem hluku. Větrací otvory mohou být různého tvaru, např. kruhové, obdélníkové nebo úzké štěrbiny, a lze je opatřit regulací průtoku vzduchu. Ohřev venkovního vzduchu při podtlakovém větrání zajišťuje otopná soustava.
Výhodou podtlakového větrání je jednoduchost zařízení a relativně nízké pořizovací náklady (v porovnání s nuceným rovnotlakým větráním). Nevýhodou je zejména absence zařízení pro zpětné získávání tepla a s tím spojené vyšší provozní náklady na ohřev větracího vzduchu.
Centrální podtlakové systémy
Pro dopravu odváděného vzduchu slouží centrální ventilátor napojený na příslušné stoupací potrubí, který je umístěn zpravidla v nejvyšším místě budovy – v podkroví nebo na střeše (Obr. 1a). Ventilátor hradí tlakové ztráty vzduchovodu a systému distribuce vzduchu včetně tlumičů hluku a přívodních a odvodních prvků. Výhodou je poměrně vysoká účinnost centrálních ventilátorů (v porovnání s ventilátory decentralizovaného větrání). Jelikož je ventilátor zdrojem hluku, je nutné při návrhu centrálního podtlakového větrání přijmout příslušná protihluková opatření. Zejména je nutné zabránit šíření hluku směrem do stoupacího potrubí tak, aby nedocházelo k obtěžování obyvatel bytových jednotek. Rovněž je nutné posoudit šíření hluku do venkovního prostředí. Mezi výhody centrálního podtlakového větrání patří skutečnost, že nedochází k nežádoucímu přenosu pachů mezi jednotlivými bytovými jednotkami.
V současnosti jsou na trhu centrální podtlakové systémy, které umožňují trvalé větrání řízené podle potřeby (DCV - Demand control ventilation). Ventilátory mají možnost regulace otáček (EC motory) a měnit tak vzduchový výkon na základě aktuálních požadavků (potřeby). Systém je vybaven čidly CO2 popř. vlhkosti v každém bytě. Na základě odezvy čidla dochází k automatickému otevírání a zavírání (samočinně, nebo elektricky) odvodního prvku, čímž dochází ke změně statického tlaku v odvodním potrubí. Ventilátor, vybavený snímačem tlakové diference, reaguje na změny tlaku změnou otáček a udržuje ve stoupacím potrubí konstantní tlak.
Lokální podtlakové systémy
Pro větrání slouží lokální radiální ventilátory napojené na stoupací potrubí, kterým je vzduch vyfukován zpravidla nad střechu (Obr. 1b). Odvodní ventilátor je umístěn buď přímo v dané místnosti odkud je vzduch odsáván (WC, koupelna), nebo může být opatřen dvěma až třemi hrdly pro společný odvod vzduchu z několika místností jednoho bytu současně. V takovém případě je možné ventilátor umístit do podhledu, nebo přímo do svislé stoupací šachty. Nevýhodou malých radiálních ventilátorů je především jejich nízká účinnost a hlučnost, která je emitována přímo do obytného prostoru. Z tohoto důvodu je nutné pro trvalé větrání volit ventilátory s nízkou hladinou akustického výkonu, pracující s relativně nízkým dopravním tlakem.
Lokální podtlakové větrání je většinou použito i pro nárazové větrání kuchyní. V takovém případě je nutné zajistit, aby nedocházelo k přenosu pachů mezi jednotlivými bytovými jednotkami. Odsávací zákryty většinou obsahují kromě ventilátoru a příslušného filtru zpětnou klapku. Tato klapka by měla být těsná a po určité době provozu zařízení by měla být vyčištěna. Bohužel většina výrobců odsávacích zákrytů neumožňuje snadný přístup ke zpětné klapce, která se po určité době provozu může stát nefunkční.
Použití cirkulačních odsávacích zákrytů v kuchyních, kde není instalován nucený odvod vzduchu, se nedoporučuje. Typickým příkladem použití jsou pasivní obytné domy, u kterých jsou kladeny vysoké nároky na neprůvzdušnost obálky budovy a použití podtlakového větrání je nevhodné. Větrání kuchyně je řešeno trvale jako rovnotlaké s nuceným přívodem a odvodem vzduchu v kombinaci s cirkulačním odsávacím zákrytem pro nárazové větrání v době užívání kuchyně.
a)
b)
Obr. 1 Nucené podtlakové větrání s přívodem vzduchu větracími otvory a odvodem vzduchu do společného potrubí
a) centrální, b) lokální
1 přiváděný venkovní vzduch, 2 převáděný vzduch, 3 odváděný vzduch, 4 odpadní vzduch, 5 odvodní ventilátor, 6 přívodní větrací otvor, 7 potrubní síť, 8 tlumič hluku
Nucené rovnotlaké větrání
Nucené rovnotlaké větrání představuje vyšší kvalitu větrání než nucené podtlakové větrání, resp. hybridní větrání. Použije se však i tam, kde není z hygienických důvodů možné zajistit přívod vzduchu podtlakem z obvodové stěny, např. při požadavku na přívod méně znečištěného vzduchu než je venkovní ovzduší (např. v blízkosti zdroje znečištění, nebo komunikace), nebo tehdy, je-li venkovní prostředí zatíženo nadměrným hlukem, který nelze utlumit přívodními elementy podtlakových systémů (obytný prostor přilehlý k rušné komunikaci).
Rovnotlaké větrací systémy zajišťují nucený přívod čerstvého vzduchu a současně odvod vzduchu znehodnoceného. Výhodou nuceného rovnotlakého systému větrání je možnost využití zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu, čímž se výrazně snižuje spotřeba tepla na ohřev venkovního vzduchu. Pro dopravu vzduchu slouží většinou dvojice ventilátorů umístěných v kompaktní vzduchotechnické jednotce, která obsahuje zpravidla filtraci atmosférického vzduchu, výměník ZZT, případně ohřívač (např. pro teplovzdušné vytápění). Větrací zařízení slouží pro přívod a předehřev venkovního vzduchu, dohřev vzduchu je uskutečňován otopnou soustavou, nebo ohřívačem. Ventilátory mají možnost regulace výkonu v několika stupních (regulace otáček), což umožňuje ovládat zařízení na základě aktuálních požadavků (vlhkost, koncentrace CO2 apod.).
Nevýhodou oproti podtlakovým systémů mohou být vyšší pořizovací náklady, vyšší spotřeba energie pro pohon ventilátorů, které musí hradit tlakovou ztrátu vzduchovodů a prvků větrací jednotky (především výměníku ZZT), dále pak prostorové nároky pro umístění zařízení větrání a vzduchovodů.
Centrální systémy
Jádrem systému je centrální vzduchotechnická jednotka, která zajišťuje dopravu venkovního a znehodnoceného vzduchu včetně úpravy vzduchu (filtrace a předehřev). Jednotka bývá zpravidla vybavena výměníkem ZZT (Obr. 2a). Pro vzájemnou polohu sání a výfuku vzduchu je nutné dodržet minimální vzdálenosti. Přívod a odvod vzduchu je realizován dvojicí vzduchovodů, kterými je vzduch distribuován k jednotlivým bytovým jednotkám a odkud je vzduch rozváděn do příslušných místností. Pro rozptýlení přiváděného vzduchu v obytných místnostech slouží distribuční elementy s dostatečným dosahem proudu, tak aby byla místnost rovnoměrně provětrána.
V případě nuceného rovnotlakého větrání, realizovaného centrální větrací jednotkou pro více bytů, musí zařízení automaticky vyrovnávat tlakové poměry v přívodních i odváděcích vzduchovodech při zásahu jednotlivých uživatelů. K tomu slouží ventilátory s proměnnými otáčkami (funkce byla popsána v kapitole o centrálním podtlakovém větrání).
Obr. 2 Nucené rovnotlaké větrání s přívodem a odvodem vzduchu realizované větrací jednotkou se ZZT
a) centrální, b) lokální
1 přiváděný venkovní vzduch, 2 převáděný vzduch, 3 odváděný vzduch, 4 sání venkovního vzduchu, 5 odpadní vzduch, 6 potrubní síť, 7 tlumič hluku, 8 větrací jednotka se ZZT, 9 alternativní dohřev, 10 přeslechový tlumič
Nevýhodou centrálního rovnotlakého systému větrání jsou zejména zvýšené nároky na prostor pro umístění VZT jednotky a vzduchovodů. Ventilátory musí být opatřeny tlumiči hluku tak, aby nedocházelo k obtěžování obyvatel bytových jednotek nebo k šíření hluku do venkovního prostředí. Může rovněž docházet k nežádoucímu přeslechům mezi bytovými jednotkami. Vzduchovody je možné opatřit přeslechovými tlumiči, nebo se koncové elementy napojují přes ohebné hadice s útlumem hluku. Náklady na provoz centrálního zařízení jsou rozpočítávány mezi jednotlivé bytové jednotky paušálně, bez ohledu na užívání systému větrání.
Lokální systémy
Lokální rovnotlaké větrací systémy slouží pro individuální větrání bytových jednotek. Pro větrání slouží „malá“ větrací jednotka, která je vybavena filtrací vzduchu, ventilátory a zpravidla výměníkem ZZT. Sání vzduchu může být realizováno společným potrubím, nebo samostatně z fasády každé bytové jednotky (Obr. 2b). Odvod vzduchu je v tomto případě řešen společným potrubím nad střechu objektu.
Nevýhodou lokálního systému je zejména poměrně nízká účinnost ventilátorů (vč. pohonu), zvýšené nároky na prostor pro umístění VZT jednotky a vzduchovodů uvnitř obytného prostoru a hlučnost větrací jednotky umístěné přímo v obytném prostoru. Výhodou je zejména zajištění trvalé kvality vnitřního vzduchu s minimální spotřebou tepelné energie pro ohřev větracího vzduchu. Uživatel má absolutní kontrolu nad systémem větrání včetně nákladů spojených s provozem a údržbou zařízení, které jsou plně v režii dané bytové jednotky.
Teplovzdušné vytápění
Obr. 3 Schéma teplovzdušného vytápění
1 přiváděný vzduch, 2 převáděný vzduch, 3 odváděný vzduch, 4 cirkulační vzduch, 5 sání venkovního vzduchu, 6 odpadní vzduch, 7 potrubní síť, 8 větrací jednotka se ZZT, cirkulací a ohřevem
Systém teplovzdušného vytápění a větrání se používá zejména pro rodinné domy a zajišťuje současně vytápění a větrání objektu. Pro předehřev venkovního vzduchu se používá výměník zpětného získávání tepla, díky němuž dochází k úspoře energie spojené s ohřevem větracího vzduchu. Charakteristické je pak využití cirkulačního vzduchu, který je odváděn z obytných místností, nebo chodeb. Přiváděný vzduch je dohříván na požadovanou teplotu pro pokrytí tepelné ztráty objektu.
Výhodou systému je spojení vytápění a větrání do jednoho zařízení. Otopná soustava slouží mj. pro přípravu otopné vody pro dohřev vzduchu. Díky přenosu tepla z vody do vzduchu však většinou nepracuje v nízkoteplotním režimu (jako např. podlahové vytápění). Nevýhodou je obtížná regulace teploty v jednotlivých místnostech, teplotní gradient v místnosti a zejména vyšší spotřeba elektrické energie pro pohon ventilátorů. Průtok přiváděného vzduchu je totiž navržen na krytí tepelné ztráty objektu a převyšuje hygienické minimum nutné pro větrání. Vzhledem k tomu, že teplonosnou látkou je vzduch, vycházejí relativně velké dimenze vzduchovodů (v porovnání s kombinací řízeného větrání a vodní otopné soustavy). Zařízení se proto používá hlavně pro novostavby v nízkoenergetickém standardu.
Hybridní větrání
Obr. 4 Samoregulační vyústky
Hybridní větrání zahrnuje aktivní prvky přirozeného i nuceného větrání, tzn. kombinuje účinky přirozených (vztlakových) sil se silou mechanickou (nuceným větráním). Koncepce hybridního větrání spočívající v kombinaci a střídání obou režimů (přirozeného a nuceného) umožňuje udržet kvalitu vnitřního vzduchu bez vysokých nároků na spotřebu elektrické energie. Nezbytnou součástí systému je řídicí systém, který na základě aktuálních požadavků (koncentrace CO2) nastavuje provozní režim budovy. V praxi to znamená použití definované dávky větracího vzduchu dle požadavků, nebo na základě měření koncentrace CO2 v letním a v zimním období a použití nuceného větrání pouze pokud je to nezbytné.
Pro přívod vzduchu slouží např. samoregulační vyústky se servopohonem [1], které bývají umístěny nad okny, nebo nade dveřmi obytných místností. Vyústky zajišťují konstantní průtok vzduchu (např. 36 m3/h) i při změně tlakových poměry uvnitř a vně budovy (Obr. 4). Přiváděcí vyústky je možné dálkově ovládat. Uživatel tak má možnost v každé chvíli zasáhnout do činnosti systému a např. vstupní vyústku uzavřít, pokud by byl obtěžován průvanem. Dále bývá systém doplněn střešním nástavcem (se samoodtahovou hlavicí využívající účinku větru nebo solárním komínem), centrální řídicí jednotkou a senzory CO2.
a)
b)
Obr. 5 Schéma hybridního větrání a) samoodtahová hlavice, b) solární komín
1 přiváděný venkovní vzduch, 2 převáděný vzduch, 3 odváděný vzduch, 4 odpadní vzduch, 5 aktivní prvek nuceného větrání (ventilátor), 6 samoregulační vyústka se servopohonem, 7 potrubní síť, 8 samodtahová hlavice, 9 účinek větru, 10 solární komín
Použitím větrání řízeného na základě aktuálních požadavků je možné omezit celkovou výměnu vzduchu uvnitř budovy (při zachování kvality vzduchu) a tím podstatně snížit tepelnou ztrátu větráním. Předpokladem použití řízeného větrání je vysoká vzduchotěsnost budovy (N50 < 3 h-1 při rozdílu tlaků 50 Pa). Při nízké vzduchotěsnosti budovy dochází ke značné infiltraci venkovního vzduchu a tím se omezuje význam řízeného větrání.
Větrání pomocných prostor
Garáže bytových domů
Na volbu systému větrání garáží bytových domů má vliv jejich hloubka a dispozice. U relativně málo hlubokých garáží cca 6 m s jednou řadou stání automobilů, je většinou použito přirozené větrání pomocí mřížek umístěných u stropu a u podlahy vjezdového prostoru. V případě rozsáhlejších bytových komplexů s jedním vjezdem a výjezdem s centrální pojížděcí komunikací o hloubce 6 až 15 m je většinou větrání řešeno jako kombinované s přirozeným podtlakovým přívodem vzduchu a nuceným odvodem.
Umístění přívodních a odvodních otvorů by mělo umožňovat příčné provětrávání, případně lokální provětrávání nutných koutů je možno řešit malými proudovými ventilátory. Při návrhu větracího systému je nutno vzít v úvahu následující faktory:
- provoz garáží může mít špičkový charakter, zvláště v ranní špičce, kdy cca 70 % automobilů opouští garáže v časovém rozmezí 7.00 až 7.45 hodin. Večerní nájezd automobilů je již rozložen do většího časového úseku,
- v případě provedení přívodu vzduchu podtlakem s přisáváním přímo z venkovního prostředí, je nutno dbát na to, aby nasávání nebylo provedeno v prostoru, kde by mohly zamrznout např. teplonosné látky,
- dalším problémem může být i hlučnost odsávacího systému, u kterého je nutno předpokládat, že bude v provozu i v nočních hodinách,
- dalším možným problémem může být „obrácený chod“ větrání v případě, že odsávací ventilátor není v provozu. V tomto případě navrženými otvory pro přívod vzduchu proudí vzduch z garáží ven a může se dostat do bytů otevřenými okny. Ačkoli koncentrace škodlivin v tomto vzduchu není nikterak nebezpečná, uživatelé bytů mohou toto vnímat jako určitý diskomfort. V praxi se toto řeší tak, že nad přisávacími otvory jsou provedeny odkláněcí štíty, které zabraňují, aby proud vzduchu stoupal svisle po fasádě,
- s ohledem na úspory energie se doporučuje, aby chod odsávacích systémů byl vázán na reálnou koncentraci výfukových plynů v ploše garáží. Proto se doručuje, aby chod ventilátoru byl vázán na čidlo, které aktivuje odsávací ventilátor v případě, že dojde k překročení nastavené hodnoty,
- odpadní vzduch z garáží by měl být vyveden nad střechu objektu.
Sklepy
V zásadě je nutno zajistit minimální větrání těchto prostor, které většinou nemají možnost přirozeného větrání okny. Nepředpokládá se výskyt škodlivin, ale s ohledem na odvod vlhkosti k zabránění výskytu plísní je vhodné zajistit minimální větrání odpovídající výměně vzduchu cca 0,5 h-1.
Větrání může být jak přetlakové tak i podtlakové. Při návrhu je nutné vzít v úvahu, že sklepy jsou většinou samostatným požárním úsekem, takže musí být i z hlediska větrání protipožárně zabezpečena. Dále je nutné, aby se do sklepů neodstávaly výfukové plyny z garáží, které ve většině případech s prostorem sklepů sousedí.
Kolárny a kočárkárny
Kolárny a kočárkárny mají přibližně stejný charakter užívání jako sklepy. Lze uvažovat, že v těchto prostorách bude větší vnesený objem vlhkosti (mokrá kola či kočárky), takže doporučená intenzita větrání by měla být 1 až 2 h-1. Nicméně oproti sklepům je zde častější frekvence vstupu. Výhodou těchto prostor oproti sklepům je většinou jejich umístění na vstupním podlaží, takže je možno je odvětrat i přímo na fasádu.
Domovní prádelny a sušárny
Domovní prádelny a sušárny se v moderních bytových objektech téměř nevyskytují, protože pračku se sušičkou má každý uživatel bytu instalovanou v domácnosti. Pokud jsou tyto prostory v objektech umístěny je vhodné doplnit je účinným větráním, které může být řešeno přirozeně, otevíratelnými okny s „předimenzovaným“ systémem vytápění, nebo teplovzdušným větráním s ohřevem vzduchu případně rekuperací (pozor na namrzání odvodní strany a zvýšenou kondenzaci). Intenzita větrání podle typu praček a možnosti odstředění by měla být 5 až 8 h-1.
Schodiště a domovní chodby
Schodiště a domovní chodby jsou většinou větrány přirozeně otevíratelnými okny, nebo se využívá účinný vztlak působící po většinu roku, kdy se předpokládá určitá míra netěsnosti umožňující vyvětrání těchto prostor.
Jiný případ nastává, pokud je schodiště či chodba (nebo její části) chráněnou únikovou cestou. Ve standardních bytových objektech (pokud nebudeme uvažovat výškové) se jedná o únikovou cestu typu A, kde není nutno dodržet přetlak, ale pouze desetinásobnou intenzitu větrání.
V tomto případě je vhodné rozdělit únikovou cestu na nadzemní a podzemní část.
- Nadzemní část únikové cesty je většinou možno větrat přirozeně buď otevřením min. 2 m2 větracích ploch do fasády na každém jednotlivém podlaží nebo zajistit otevření min. 2 m2 plochy v nejvyšším a nejnižším bodě únikové cesty. V případě, že jsou tyto plochy menší než 2 m2, je možno doložit výpočtem, že jsou ještě tyto plochy dostatečné pro zajištění desetinásobné intenzity větrání při rozdílu teploty uvnitř a vně objektu 10 K nebo je i v tomto případě nutno zajistit nucené větrání, které zajistí požadovanou výměnu vzduchu.
- V případě podzemní části je nutno vždy použít nucené větrání, které v daném prostoru zajistí desetinásobnou intenzitu větrání.
Zdroj tepla pro daný objekt
Jako zdroje tepla pro bytové objekty lze uvažovat výměníkové stanice napojené na centrální zdroj tepla v dané lokalitě nebo domovní plynové či elektrické kotelny. V případě výměníkových stanic nebo kotelen s elektrickým kotlem je většinou nutno zajistit takovou výměnu vzduchu (přetlakem či podtlakem), která zajistí odvod tepelných zisků z daného prostoru. V případě plynových a uhelných kotelen je nutno splnit požadavky legislativy na spolehlivý a bezpečný chod technologií, které jsou v plynové kotelně umístěny, tj. především dostatečný přívod spalovacího vzduchu, aby nemohlo dojít k obrácenému tahu spalin v komíně.
Z uvedených důvodů je nutné vědět, jaký typ technologie spalování je v kotelně použit, a stanovit dostatečné množství přívodu spalovacího vzduchu a podmínky, za kterých má daná technologie fungovat. U některých typů plynových kotlů je spalovací vzduch přiváděn přímo do spalovací komory z venkovního prostředí a důsledné přetlakové větrání kotelny v tomto případě není nutné dodržet.
Článek byl přednesen na semináři STP "Nové požadavky na větrání obytných budov"
LITERATURA
- [1] CHARVÁT P., JÍCHA M. Hybridní větrací systém pro obytné budovy. Vytápění, větrání, instalace, 2005, roč. 2005, č. 3, s. 118-120. ISSN: 1210-1389.
- [2] MORÁVEK P. Větrání a vytápění nízkoenergetických a pasivních obytných staveb. In TZB-info. 2011. Dostupné z http://stavba.tzb-info.cz/nizkoenergeticke-stavby.
- [3] MAREŠ L. Limity použití rotujících větracích hlavic pro centrální větrání obytných domů. In Sborník 19. Konference Klimatizace a větrání 2010. Praha. Společnost pro techniku prostředí. 2010.
- [4] PETLACH J. Větrání bytů. Nepublikovaná přednáška Výstava Aquatherm. Praha. 2010.
- [5] STÁREK L. Principy řešení bytového větrání. Seminář Bytové větrání. Praha. Společnost pro techniku prostředí. 1998.
A common practice in the current housing construction is the use of percussive system of ventilation in which air supply is solved through the window gap. A common feature of such a method of ventilation is totally inadequate supply of ventilation air, which can lead to various undesired air suction holes (electrical outlets, riser, etc.).
Currently, when there are high demands on the airtightness of windows and doors, air intake system can not be solved by windows gaps for ventilation of buildings with a new or reconstructed windows. Ventilation infiltration may be allowed only in buildings where there is no possible replacement of original windows with new tight windows (historical buildings etc.).