Řízené větrání a dvouzónová regulace Brink
Článek pojednává o optimalizaci provozu centrálního větrání se zpětným ziskem tepla s důrazem na minimální provozní náklady, hlučnost, účinnost, ale i s ohledem na úroveň relativní vlhkosti v interiéru. Spotřeba, hlučnost, účinnost a úroveň relativní vlhkosti v interiéru nesouvisí pouze s použitou větrací jednotkou, ale úzce souvisí s celým provedením vzduchotechnického systému. Tedy dimenzováním, použitými VZT rozvody, jejich umístěním, větrací jednotkou a především řízením provozu větrání.
Úvod
Současné větrací jednotky Renovent jsou již zařízení 7 generace a patří tedy k nejprověřenějším rezidenčním větracím jednotkám na evropském trhu. Holandská firma Brink jako jeden z prvních výrobců začala vyvíjet a vyrábět zařízení pro teplovzdušné vytápění a větrání již v roce 1964. Jednotky se vyznačují nízkou spotřebou a hlučností, ale také vysokou úrovní vybavenosti a stupněm regulovatelnosti. A právě posledně zmiňované možnosti rozšíření vybavenosti jednotky a její regulaci bychom chtěli v tomto článku rozebrat. Možné nadstavby a kvalita regulace větrací jednotky zásadně mění výsledné parametry větrání.
Jednotky Renovent se staly za roky používání a zdokonalování vzorem pro mnohá jiná zařízení
V kontextu s provozem a regulací větrací jednotky bychom si tedy měli uvědomit:
- Hluk úzce souvisí s objemem větraného vzduchu, odporem a provedením vzduchotechnického rozvodu. Hlučnost větrání, potažmo větrací jednotky je jedním z nejdůležitějších ukazatelů vypovídajícím o kvalitě zařízení. Jako uživatel v noci nepoznáte změnu účinnosti o ±3%, ale poznáte změnu hluku o ±3dB.
- Spotřeba větrací jednotky opět souvisí s objemem větraného vzduchu a odporem vzduchotechnického rozvodu. Spotřeba větrací jednotky je podstatně důležitějším parametrem než deklarovaná účinnost větrací jednotky. Energie spotřebovaná ventilátory se mění v teplo, které je předáno dopravovanému vzduchu a zvýší jeho teplotu. Ventilátor s velkou spotřebou nám tedy může „zvýšit“ účinnost i v řádu několika procent.
- Účinnost zpětného zisku samotné jednotky je v úzkých mezích také ovlivňována množstvím větraného vzduchu dopravovaného přes výměník. Jednou věcí je účinnost větrací jednotky samotné a druhou je účinnost systému větrání jako celku. Abychom měli co „rekuperovat“ musíme vzduch přivést a odvést z jednotky s minimálními ztrátami tepla.
Proto se firma Brink, jako zkušený odborník na vzduchotechniku snaží řešit větrání v širších souvislostech. Standardně vybavuje svá zařízení sofistikovanou regulací a dodává další nadstavby, které optimalizují provoz s ohledem na výše uvedené ukazatele při zachování maximálního komfortu a hygieny větrání.
Řízené větrání Brink pro zlepšení a optimalizaci větrání může mít více úrovní a skládá se z různých komponentů:
Řízení větrání v čase - programovatelný ovladač Brink Air Control
V domácnostech s typickým režimem můžeme větrání řídit na základě časového programu, který může být jiný v pracovním týdnu a víkendu, nebo se měnit po dnech. Na programovatelném ovladači Brink Air Control lze pohodlně a jednoduše nastavit požadovanou úroveň větrání pro vybraná časová pásma. Brink Air Control lze současně využít i pro zjištění údajů z jednotky a analýzu větracího systému, jako jsou aktuální teploty, objemy a odpory VZT rozvodu, vlhkost, koncentrace CO2 apod.
Ukázka režimu větrací jednotky, která má přednastavené čtyři úrovně. Nepřítomnost, klidové větrání (spíme, díváme se na televizi apod), zvýšené větrání (uklízíme, vaříme, myjeme se apod.) a nárazové větrání, kdy potřebujeme vyměnit rychleji větší množství vzduchu. Na grafu je pak patrné, jak se v průběhu dne v závislosti na přítomnosti a činnosti osob v domácnosti mění intenzita větrání z klidového na zvýšené až po nepřítomnost. Uživatel má možnost si nastavené hodnoty objemu větrání a času průběžně měnit dle svých požadavků a zvyklostí.
Externí vstupy pro úpravu výkonu větrací jednotky jinou regulací
Jednotky Renovent již v základu disponují digitálním vstupem, kterým můžeme měnit výkon větrací jednotky. Například můžeme propojit jednotku se zabezpečením objektu a v případě opuštění domu jednotka sníží výkon nebo úplně vypne v závislosti na nastavení.
Jednotka Renovent také umožňuje krátkodobé zvýšení výkonu, například při vaření v kuchyni. Krátkým stlačením tlačítka zvýší výkon větrání na 30 minut a poté se automaticky vrátí do původního nastaveného programu. V případě požadavku na předčasné ukončení tohoto režimu stačí tlačítko chvíli přidržet.
Vlhkost a senzor vlhkosti Brink
Umístění vlhkostního senzoru na vstupu do jednotky Renovent
Obsah vodních par ve venkovním vzduchu a relativní vlhkost se v průběhu roku mění. To má vliv i na relativní vlhkost v interiéru, která se tak v průběhu roku může zásadně měnit, kdy v letních měsících se pohybujeme kolem 65% a v zimních měsících klesáme až k 35% (pod 35% je už vhodné vzduch upravovat). Vzhledem k tomu, že se relativní vlhkost vzduchu v průběhu roku takto mění, nelze dost dobře nastavit jednu odpovídající hodnotu, podle které bychom regulovali větrací jednotku, aniž bychom zbytečně nepřevětrávali dům. Na vlhkostním senzoru Brink tedy nenastavujeme absolutní hodnotu, ale pouze velikost a rychlost změny relativní vlhkosti. Při pozvolné změně v průběhu sezóny senzor Brink nereaguje, ale dojde-li při intenzivním sprchování nebo vaření k výraznějšímu vzrůstu vlhkosti, jednotka Renovent krátkodobě zvýší výkon. Senzor vlhkosti Brink se umisťuje do odtahového potrubí a monitoruje vlhkost vzduchu nasávaného do jednotky.
Řízení větrání na základě úrovně CO2
Senzory CO2 od firmy Brink vypadají velmi dobře a zapadají do interiéru, kde nijak neruší jeho vzhled
Pro řízení požadované intenzity větrání je vhodné sledovat koncentraci oxidu uhličitého CO2. Tento plyn je produkován lidským tělem při změně uhlohydrátů na energii a při hnilobném procesu organických materiálů.
Normální koncentrace CO2 ve vzduchu ve venkovním prostředí je přibližně 0,04% a v obytných místnostech by neměla překročit 0,15%. V technické praxi pro udávání hodnoty CO2 používáme hodnoty PPM ( Parts per milion), tedy počtu částic v jednom miliónu. Přiváděnému čerstvému vzduchu s 0,04% CO2 tedy odpovídá 400ppm a maximální hodnotě 0,15% 1500ppm.
Intenzita produkovaného CO2 tedy závisí na fyzické aktivitě, kterou vykonáváme. Tomu odpovídá i množství čerstvého vzduchu, který musíme přivést, abychom odvedli znehodnocený vzduch s CO2. Pro dospělou osobu je to v klidovém režimu (například spánku) přibližně 15m3/h a při běžných domácích aktivitách se zvyšuje k 25 m3/h.
Naměřená koncentrace CO2 nám tedy dává přesné informaci o obsazenosti místnosti lidmi a jejich aktivitách. Podle hodnoty CO2 tedy můžeme řídit množství vzduchu přiváděného do obytných místností.
Senzor Brink CO2 eBus
Na programovatelném ovladači Brink Air Control lze získat mnoho informací o provozu systému větrání
Dvoukomorové samokalibrační senzory Brink pracují na principu NDIR (Non Dispersiv Infra Red). Vyznačují se vysokou přesností a dlouhou životností. Pro snadné připojení senzorů k jednotce a čtení požadovaných hodnot na ovladači se připojují pomocí sběrnice eBus.
Jeden senzor CO2 pro dům nestačí, naopak by mohlo dojít i ke zhoršení větrání, když například v noci spíme v ložnici a senzor umístěný obývacím pokoji sníží výkon větrání (může tomu být i naopak). Proto větrací jednotky Renovent umožňují připojit více senzorů CO2, kdy rozumným minimem jsou alespoň dva senzory umístěné v referenčních místnostech. Tou může být pro noční zónu ložnice a pro denní zónu obývací pokoj, případně další pokoje.
Vzduchový výkon větrací jednotky je pak automaticky upravován pro udržení nastavené úrovně CO2. Během období nižší obsazenosti a tedy i úrovně CO2 je větrání automaticky sníženo.
Na ovladači větrací jednotky se nastavuje požadovaný rozsah úrovně koncentrace CO2 (například 800ppm až 1200ppm). Při hodnotách koncentrace kolem 800ppm jednotka pracuje na nízký výkon a se zvyšující se koncentrací CO2 výkon postupně zvyšuje. Hodnoty lze upravit podle požadavku uživatele v rozsahu 0-2000ppm.
Senzory CO2 jsou aktivní pouze, je-li jednotka provozována v automatickém provozu na úroveň 1. Při požadavku na zvýšení množství odtahovaného vzduchu, například při nárůstu úrovně relativní vlhkosti nebo aktivaci tlačítka boost z kuchyně, dojde ke zvýšení výkonu větrací jednotky a je upřednostněno odsávání vlhkého a znehodnoceného vzduchu.
Dvouzónová regulace Brink
Schematický příklad osazení řízeného větrání Brink s 3-cestným ventilem v rozvodu vzduchu rodinného domu.
Proč budete přes noc zbytečně větrat obývací pokoj, když spíte v ložnici? Dnes už není nutné větrat dům jako jeden celek, kdy jednotka pracuje zbytečně na vyšší výkon, mnohdy dochází k převětrávání domu a zbytečnému snižování vlhkosti v zimních měsících. Pomocí řízeného větrání Brink s dvouzónovou regulací lze dosáhnout výrazně vyššího komfortu a úspor.
Systém větrání Brink je možné snadno rozšířit o třícestný ventil Brink a rozdělit tak dům například na denní a noční část. Toto rozdělení přinese uživateli mimo zvýšení komfortu i další úspory:
- Větrací jednotka pracuje s menším objemem vzduchu, což vede ke zvýšení účinnosti až o 5%, dalšímu snížení spotřeby o 15-35% a snížení hluku o 5-10dB.
To dělá z jednotek Renovent s 3-cestným ventilem jedno z energeticky nejefektivnějších zařízení na trhu. - Snížením objemu celkového větrání domu, při zachování dostatečné hygienické výměny vzduchu, dochází k omezení případného snížení relativní vlhkosti. Toto řešení je investičně efektivnější než entalpický výměník, který má Brink také v nabídce jako druhý krok pro zajištění dostatečné úrovně vlhkosti. V případě 3-cestného ventilu Brink jste schopni množství odváděné vlhkosti do určité míry řídit, na rozdíl od entalpického výměníku.
V tabulce na konkrétním příkladu je patrné výrazné snížení spotřeby, hluku a množství odvedené vlhkosti.
| Řídící faktor | Nominální průtok a tlak | Množství vyměněného vzduchu za den (m3/h) | Množství odvedené vlhkosti za den (l) | Spotřeba při nominálním průtoku | Akustický výkon | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Jednozónový provoz s přepínáním úrovně větrání | 1 | 210m3/h (50Pa) | 5040 | 25,7 | 39W (210=0,19W/m3) | 44dB(A) |
| Dvouzónová regulace řízená na základě časového programu | 0,8 | 168m3/h (30Pa) | 4032 | 20,5 | 27W (168=0,16W/m3) | 39dB(A) |
| Dvouzónová regulace řízená na základě koncentrace CO2 | 0,6 | 126m3/h (18Pa) | 3025 | 15,4 | 16W (126=0,125W/m3) | 35dB(A) |
Řízené větrání Brink s 3-cestným ventilem lze napojit na všechny současné jednotky Renovent.
3 cestný ventil Brink
Není jen obyčejný ventil, ale jedná se o sofistikované přepínání vyvinuté na základě zkušeností firmy Brink s rezidenčním větráním. Při návrhu a instalaci nepotřebuje montážní firma nic složitě vymýšlet, experimentovat a programovat, vše je již připraveno a především odzkoušeno. 3-cestný ventil obsahuje řídící desku, která rozšiřuje regulaci obsahující v jednotkách Renovent. Lze tak využít již základní jednotky Renovent. Vše pouze snadno propojí odpovídající kabeláží.
3-cestný ventil Brink je sofistikované řešení, zapadající do konceptu řízeného větrání Brink
Díky vhodně řešené klapce uvnitř ventilu je možné měnit jeho polohu připojení dle konkrétních podmínek. Klapka uvnitř ventilu se otáčí o 360°, a v každé poloze připojení ventilu nastavuje tři polohy. Jedna zóna uzavřena, druhá otevřena a současné větrání obou zón. K uzavření zóny nedochází zcela, klapka propouští 10% objemu vzduchu k provětrání této nevyužité zóny.
3-cestný ventil Brink obsahuje rozšiřující řídící desku, která umožňuje připojit až 8 senzorů CO2, pro každou zónu 4. Ventil je propojen s větrací jednotkou a ta plynule reaguje změnou vzduchového výkonu na zvyšující se požadavek větrání.
Podmínkou správného provozu větrání je i správné dimenzování
Řešení jednotkou Renovent a VZT rozvodem Air Excellent
Nezáleží ani tak na velikosti místnosti, jako na počtu osob a jejím využití. Čtyři osoby vyprodukují stejné množství CO2 a přibližně shodné množství vlhkosti a škodlivin, ať už bydlí v malém, nebo velkém domě. Proto bychom si při návrhu větrání do rodinného domu měli uvědomit proč a pro koho větráme a klást si otázky. Kolik osob bude v jednotlivých pokojích a jaká je reálná soudobost pobytu těchto osob?
Při slepém návrhu pouze na základě násobnosti výměny vzduchu se můžeme dopustit zásadních chyb, které pak vedou ke špatnému větrání některých místností, nedostatečnému větrání nebo převětrávání domu. To opět vede k vysokému výkonu větrací jednotky, hlučnosti a vysoušení vzduchu v místnosti. Jako příklad může sloužit větrání ložnice a dětského pokoje, kdy mnohdy může být dětský pokoj větší místností jak ložnice, ve které ale spí dvě dospělé osoby.
| Místnost | Objem místnosti (m3) | Počet osob | Objem větrání na základě násobnosti výměny vzduchu (n=0,6) | Objem větrání na základě množství vzduchu na osobu (25m3/h) |
|---|---|---|---|---|
| Ložnice | 42 | 2 | 21 | 50 |
| Dětský pokoj | 52 | 1 | 32 | 25 |
Na uvedeném případu je vidět, že v případě návrhu na základě násobnosti výměny vzduchu bude ložnice zcela nedostatečně větrána a naopak v poměru větrání bude dětský pokoj převětráván. Z pohledu pořadového množství vzduchu potřebného pro odvedení CO2 bude v ložnici v nočních hodinách stále vyšší hodnota CO2. Bude-li do takovéto místnosti osazen senzor CO2, bude větrací jednotka provozována stále na vyšší výkon a tím bude převětráván celý dům. Větrací jednotka pak bude pracovat s nižší účinností, bude mít vyšší spotřebu, hlučnost a v zimních měsících bude docházet k výraznějšímu vysoušení vzduchu.
Závěr:
Z tohoto je patrné, že správným návrhem a regulací větrání jsme schopni výrazně zlepšit kvalitu a provoz systému větrání.
Pomocí 3-cestného ventilu Brink jsme sice omezili množství vyměněného vzduchu, ale bez snížení kvality vnitřního prostředí. Naopak jsme kvalitu vnitřního prostředí ještě dále zvýšili, neboť senzory CO2 nám dávají přesnou informaci které části domu jsou skutečně využívány a které nikoli. Zbytečně nepřevětráváme dům zvýšeným množstvím vyměňovaného vzduchu, čímž omezujeme nežádoucí vysoušení vzduchu při velmi nízkých zimních teplotách a nemusíme používat dražší entalpické výměníky. V případě požadavku na zvýšený odtah vyvolaný ručním zásahem nebo informací z vlhkostního senzoru jsme schopni 3-cestný ventil odblokovat a větrat dům zvýšeným odtahem pro zajištění potřebné výměny vzduchu.
Příklad osazení 3-cestného ventilu Brink do potrubí. Ventil se dá za účelem servisu kdykoli vyjmout. Toto místo může současně sloužit jak vstup pro případnou revizi a údržbu VZT rozvodu
Jednotka Renovent rozšířená o set s 3-cestným ventilem a senzory CO2 výrazně zvyšuje své užitné vlastnosti a energetickou efektivitu.
Další výhody, kterou jsme použitím řízeného větrání Brink s 3-cestným ventilem získali, jsou výrazně zlepšené parametry větrací jednotky. Výrazně jsme omezili hlučnost a spotřebu již tak tichých a úsporných jednotek Renovent. Dále díky menšímu průtoku vzduchu na výměníku jednotka pracuje s vyšší účinností. Touto nadstavbou se zmíněné parametry jednotek Renovent posunují na hodnoty pro běžné samotné jednotky těžko dosažitelné, což dělá z jednotek Renovent s řízeným větráním Brink jedno z energeticky nejefektivnějších zařízení na trhu.
Funkce a kvalita výše uvedeného systému řízeného větrání Brink je již ověřena několika lety spolehlivého provozu. Regulace řízeného větrání Brink funguje zcela automaticky a nevyžaduje od uživatelů žádné úkony. Jedinou starostí uživatelů je pouze včasná výměna filtrů, kdy programovatelný ovladač nebo panel jednotky uživateli tento požadavek oznamují.
Firma ŠTORC TZB - autorizované zastoupení a importér Raychem, Brink, Ubbink a Ventmann pro ČR. Nabízíme komplexní systém větrání se zpětným získáváním tepla Brink a Ubbink, distribuční elementy Ventmann, podlahové vytápění Raychem, regulace, ochrana ...