Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

28. 04. 2008
Zdieľať

V stredoeurópskej klíme na presvetlenie interiéru a zároveň ako dokonale fungujúci systém vetrania vždy slúžili okná. Škáry a netesnosti v okenných rámoch stačili na dostatočnú výmenu vzduchu v interiéri a bolo ľahostajné, či boli vytvorené vedome, alebo boli výsledkom nepresnosti výroby, respektíve dôsledkom zosychania drevených rámov. V kombinácii s lokálnymi tepelnými telesami a prehrievanými komínmi v každej miestnosti vytvárali dokonale funkčnú vetraciu sústavu.

V zimnom období pri horení sa určité množstvo vzduchu odvádzalo komínom v dôsledku ohrevu a odvodu dymu. Aj v období odstávky zabezpečoval trvalý aeračný odťah v teplých vnútorných komínoch dostatočnú intenzitu podtlakového vetrania. Netesnosťami okien a konštrukcií sa do interiéru nasával vonkajší vzduch. Akýkoľvek spôsob regulácie vetrania neprichádzal do úvahy, na druhej strane bola výmena vzduchu zabezpečená prakticky bez zásahu človeka, len ako vedľajší prejav jeho činnosti, keď intenzita výmeny vzduchu závisela od prevádzky vykurovacieho zdroja.

Tip: Všetok nábytok a bytové doplnky na jednom mieste


Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

147253

Ďalšie desaťročia priniesli radikálnu zmenu názorov na kvalitu bývania, stavebné postupy a spôsoby vykurovania. V priebehu 20. storočia sa začínajú masívne presadzovať ústredné teplovodné systémy vykurovania. Tým sa však radikálne menia mikroklimatické podmienky. Pri nezmenených tepelných parametroch poddimenzovaných obvodových konštrukcií totiž citeľne chýba sálavá tepelná zložka na elimináciu studených povrchov stien, lebo prenos tepla telesami ústredného vykurovania je prevažne konvektívny a na dosiahnutie tepelnej pohody treba vzduch v miestnostiach výrazne prekurovať. Vyššia teplota vzduchu však znamená, že pri rovnakej mernej vlhkosti je relatívna vlhkosť rh nižšia. Väčší rozdiel teploty v interiéri a exteriéri tiež vytvára výhodnejšie podmienky na výmenu vzduchu, vďaka veľkej výmene vzduchu vzniká v interiéri ešte nižšia relatívna vlhkosť.

Preto sa tepelné straty vetraním minimalizujú utesnením okennej škáry (gumené a silikónové tesnenie), čo často až hermeticky uzatvára vnútorné priestory. Veľkou hnacou silou týchto úprav sú rastúce ceny tepelnej energie. V súčasnosti vidíme všade okolo nás masovú úpravu objektov – výmeny starých okien za „tesné“ – plastové a zatepľovanie obvodových konštrukcií. Nepremyslené stavebné zásahy v objektoch s malým tepelným odporom obvodovej steny však prinášajú aj závažné problémy: masový výskyt plesní, neodvetranú vlhkosť, výskyt radónu, formaldehydu či styrénu.

Vďaka silnému obmedzeniu prívodu vzduchu do miestností a pri nezmenenom správaní obyvateľov (sušenie bielizne v byte, varenie bez digestora, neodvetrané plynové sporáky) dochádza na chladných plochách konštrukcií ku kondenzácii vlhkosti – najmä v rohoch, uzavretých kútoch alebo plochách za skriňami, kde vzduch neprúdi. Výsledkom pôvodne dobre mienenej úpravy tak paradoxne môže byť negatívny vplyv na ľudské zdravie. V súčasnosti je výsledkom snahy o odstránenie nepríjemných následkov dokonale tesných okien používanie tzv. 4. polohy kľučky, kde okenné kovanie v kombinácii s určitou polohou okennej kľučky umožňuje nastaviť štrbinové vetranie. Nevýhodou je, že vetranie sa nedá regulovať podľa meteorologických podmienok, rýchlosti vetra, rozdielov teplôt a rôznych podmienok bytov na náveternej a záveternej strane fasády, zároveň je iná požiadavka na vzduchotesnosť bytov na spodných a horných poschodiach výškového domu vzhľadom na komínový ťah v budove.

Pri štrbinovom vetraní, teda pri tzv. mikroventilácii, do bytov ľahšie vniká prach, do interiéru prúdi studený vonkajší vzduch a teplo sa odvádza bez úžitku. V rušných lokalitách toto riešenie nemožno z hygienických dôvodov použiť – okno v 4. polohe kovania stráca schopnosť akustickej izolácie, čím sa výrazne zvyšuje prenikanie hluku z vonkajšieho prostredia. Z tohto hľadiska zaplatíme viac peňazí za to, že si zhoršíme technické parametre okien.

Nútené vetracie sústavy bytových objektov s ústredným zdrojom tepla

Vetracie sústavy môžeme rozdeliť na dve hlavné skupiny – centrálne a decentrálne. Centrálne sú bežné pri obytných budovách s viacerými bytmi, ktoré sa vykurujú ústredným vykurovaním so zdrojom mimo bytovej časti. Typické sú pre betónové panelové objekty napojené na kotolne, kde je vetranie zabezpečené jedným systémom pre všetky byty naraz. Decentrálna vetracia sústava je pre každý byt samostatná. Princípy a funkcie decentrálnej sústavy platia aj v rodinných domoch. Ako už bolo spomenuté, vzhľadom na zmeny v temperovaní budov nebola k dispozícii hnacia sila, ktorá by zabezpečila odvod vzduchu z interiéru. Často odporúčané nárazové vetranie pravidelným otváraním okien je z hľadiska prevádzky neakceptovateľné a nemôže riešiť dostatočné odvetranie sociálnych zariadení. Veď kto by vstával v noci každú hodinu a na niekoľko minút otváral okná dokorán.

Zabezpečenie prívodu vzduchu pri podtlakových vetracích sústavách

Vďaka inštalácii tesnejších okien, realizácii tepelnoizolačných fasád – termofasád – sú však objekty čoraz vzduchotesnejšie. Nastáva problém s prívodom vzduchu v čase chodu vetracích systémov. Tesnejší obvodový plášť prenáša problém tam, kde by sme ho ani nečakali – teda na vchodové dvere do bytov a tiež na spoločné šachty a utesnenie priestupov vedenia plynu, vody a elektroinštalácií, a to od pivnice až po najvyššie poschodie. Okrem inštalácie okien s tzv. mikroventiláciou sa objavujú aj ďalšie realizácie zabezpečujúce prívod vzduchu iným spôsobom:

  • okenné štrbiny – otvor obdĺžnikového tvaru v okennom ráme, ktorý sa uzatvára pomocou klapky. Pohon tejto klapky zabezpečuje pružina, silovo závislá od vlhkosti. Čím je relatívna vlhkosť nižšia, tým je klapka uzavretejšia. Toto riešenie je však porovnateľné s tzv. mikroventiláciou – teda zvýšenie hluku, ochladzovanie rámu a zaťaženie prachom; 
  • odstránenie časti okenného tesnenia – v oknách sa začali vynechávať časti tesnenia medzi rámom a krídlom s tým, že 4. polohu (mikroventiláciu) ani neponúkli. Táto cesta neponúka nijaký prínos, pretože sa len vymieňajú staré netesné okná za nové – netesné; 
  • okná s tzv. rekuperáciou tepla – pri oknách s touto vlastnosťou o štandardnú rekuperáciu nejde. Okno má uzatváraciu klapku, aby sa potlačilo nežiaduce prúdenie do interiéru, zvyčajne na podobnom princípe ako pri štrbine cez okenný rám. Pri tomto type okien však vzduch neprúdi priamo do interiéru, ale je vedený do interiéru sústavou kanálov po obvode okenného krídla (kanálmi medzi krídlom a rámom okna). Nedá sa preto hovoriť o rekuperácii tepla, ale o predhrievaní privádzaného vzduchu, a to ochladzovaním rámu a krídla okna. Určité zlepšenie komfortu sa však dosiahne, privádzaný vzduch do bytov nemá teplotu vonkajšieho vzduchu, ale je čiastočne predhriaty. Zníženie úspor energií sa však stále nedosiahlo;
  • stenové štrbiny – využívajú prívodné akustické vetracie štrbiny do fasád, do ktorých sú osadené kulisové tlmiče a filtre na zachytenie prachu. Štrbina je osadená za vykurovacím telesom, ktoré má zabezpečiť dohrev privádzaného vzduchu. Užívatelia však trpia diskomfortom, ktorý opisujú ako prúdenie studeného vzduchu do interiéru v takej miere, že vykurovacie teleso svojím výkonom nie je schopné vzduch dohriať. Vzduch vytvára na podlahe studenú, asi 150-milimetrovú vrstvu. Aby tieto problémy potlačili, na zimu zalepujú vstup na fasáde, namiesto filtrov vkladajú koberce alebo molitany tak, aby čo najviac prestup zatesnili. Tým znehodnocujú celý systém riadeného odsávania, ktorý je potom pri tesných uzavretých oknách úplne nefunkčný.

Centrálny vetrací systém s rekuperáciou odpadového tepla

Niekoľkokrát sa v pilotných projektoch realizoval vetrací systém s centrálnou vetracou jednotkou s rekuperáciou odpadového tepla. Oproti predchádzajúcim centrálnym spôsobom odvetrania, využívajúcim nútený odťah a prívod vzduchu podľa predchádzajúcich opisov, bolo spravených niekoľko úprav. Prvý krok sa týka stavebnej časti objektu. Tu sa veľký dôraz kladie na dosiahnutie maximálne možného utesnenia jednotlivých objektov – teda vzduchotesnosť objektu. Na streche objektu je osadená centrálna vzduchotechnická jednotka (VZT) s rekuperačným výmenníkom. Tá zabezpečuje z objektu odvod, ale zároveň aj prívod vzduchu. Je preto dôležité upraviť trasy rozvodov vzduchotechniky v objektoch. Stále sa používajú dve základné trasy. Jednou VZT trasou sa privádza vonkajší vzduch po rekuperácii z centrálnej jednotky k jednotlivým bytom, kde sa následne jednoduchým bytovým rozvodom privádza do obytných miestností. Odvádzaný odpadový vzduch sa odsáva zo všetkých sociálnych zariadení bytov do jednej spoločnej VZT trasy. Po privedení k VZT jednotke sa cez rekuperačný výmenník odvádza mimo objektu. Odvádzaný vzduch sa nahrádza prívodným v rovnakom množstve, ide teda o rovnotlakový vetrací systém, keď prívod vzduchu do interiéru nie je riešený nasávaním cez netesnosti, ale riadene s možnosťou úpravy. Privádzaný vzduch je v rekuperačnom výmenníku vetracej jednotky predhrievaný, filtráciou zbavený prachu.

V prípade požiadavky ešte možno na ohrievači zvýšiť teplotu privádzaného vzduchu po rekuperácii. Vzhľadom na to, že privádzaný i odvádzaný vzduch z bytov má teplotu blížiacu sa teplotám interiérov, nie je nutné spoločné šachty výrazne tepelne izolovať. Nevýhodou tohto vyhotovenia je opäť vetranie bez ohľadu na konkrétne požiadavky jednotlivých bytov. Vetrajú sa všetky naraz, bez možnosti regulácie a ovplyvnenia relatívnej vlhkosti v interiéroch. Aj rozúčtovanie nákladov za teplo je ovplyvnené veľkou mierou centrálnym odvodom, keď sa vzduch zo všetkých bytov zmiešava do jedného odpadového. Výraznou výhodou však je, že z tohto množstva odpadového vzduchu vďaka teraz už skutočnej rekuperácii získavame spätne bežne okolo 60 % odpadového tepla späť.

Pri disciplinovanosti obyvateľov je to systém, ktorý veľmi výrazne posúva kvalitu bývania. Problém však zostáva pri regulácii, teda pri požiadavke na výkon odvetrania. Pri varení je vhodné, aby cez digestor nad varnou plochou prechádzalo na zachytenie tukov množstvo vzduchu aspoň 200 až 250 m3/hod – optimálna rýchlosť pre nevyhnutné ťahokovové filtre. Na týchto filtroch sa zachytávajú mastnoty a znižuje sa zanesenie motora digestora a odpadových VZT trás. Treba však zabezpečiť odvod vzduchu z kuchyne. Pri základnom nastavení systému sa z bytu odvádza stále rovnaké množstvo vzduchu, ktoré je na úrovni asi 80 m3/h na byt. Preto je dôležité použiť tzv. cirkulačný digestor, ktorý slúži len ako lapač tukov, vlhkosť a pachy zostávajú v miestnosti, pričom sa postupne odvádzajú vetraním preč. Centrálny vetrací systém v tomto vyhotovení nie je schopný reagovať na požiadavky nárazového zvýšenia, ktoré je vhodné na intenzívnejšie, a tak aj rýchlejšie odvetranie WC a kúpeľní.

Decentrálny vetrací systém

Aj v rodinných domoch sa vyskytli rovnaké problémy pri získavaní čerstvého vzduch – zmena zdrojov tepla, chýbajúci pohon na vetranie. Prvé nútené vetranie bolo veľmi jednoduché, dodnes sa často používa. Na WC a do kúpeľní bol osadený odťahový ventilátor, ktorý sa uvádzal do prevádzky zaroveň s iným spotrebičom, napríklad so svetlom. Čím viac sa svietilo = používalo sa WC atď., tým viac bolo vzduchu. Vzhľadom na veľkú infiltráciu oknami a konštrukciami aj tu vznikali problémy s nízkou relatívnou vlhkosťou. Len čo sa začala zlepšovať vzduchotesnosť domov, nastali problémy rovnaké ako v bytoch. Nasledovala rovnaká cesta – zabezpečenie prívodu cez mikroventiláciu, štrbiny atď.










Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

147251


Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

147254

Inštalačné a vzduchotechnické rozvody v energeticky pasívnom dome Kotolňa vzduchotechniky 



Rovnotlakové vetranie s rekuperáciou pre rodinný dom

Do rodinných domov sa inštalujú malé vetracie jednotky, vybavené rekuperačnými výmenníkmi, ktoré v súčasnosti dosahujú účinnosť rekuperácie bežne okolo 90 %. Do obytných miestností sa vzduch privádza, z WC a kúpeľní (a kuchýň) odvádza. V kuchyni je použitý cirkulačný digestor, teda lapač tukov. VZT jednotky sú v rôznom vyhotovení – od ventilátorov so skokovým ovládaním výkonu až po EC ventilátory s možnosťou regulácie výkonu od 20 do 100 %. Vďaka rôznym úpravám (snímače kvality vzduchu) sa možno maximálne priblížiť požadovanému optimálnemu stavu, keď výkon vetrania s rekuperáciou je upravovaný podľa konkrétnej požiadavky na prevádzku a obsadenie objektu.

Malý problém môže nastať v prípade, keď dispozícia objektu neumožňuje radiť miestnosti za sebou, teda keď prívodný vzduch sa cez spálňu vedie do obývacej izby a až potom cez chodbu na WC alebo do kúpeľne a ďalej sa odvádza mimo domu. Len v tomto prípade totiž možno dimenzovať prívod vzduchu podľa osôb, pretože je jedno, či sú osoby v obývacej izbe, alebo v spálni. Ak je dispozícia iná, je prívod vzduchu dimenzovaný podľa predpokladaného obsadenia miestností bez ohľadu na to, či tam obyvatelia bývajú. Môže sa preto stať, že miestnosti s minimálnym obsadením, napríklad spálne, môžu mať vďaka prívodu vonkajšieho suchšieho vzduchu a absencii zdrojov vlhkosti nízku relatívnu vlhkosť, pritom v obývacej izbe môže byť v norme.










Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

147256


Vetranie obytných budov a teplovzdušné vykurovanie

147252


Schéma výmenníka vrátane teplôt privádzaného a odvádzaného vzduchu, ktorý prúdi malými kanálikmi, oddelený len tenkou stenou materiálu (napríklad z plastu s hrúbkou 0,2 mm)
Schéma: Atrea

Schéma: Mitsubishi



Rovnotlakové vetranie s rekuperáciou pre každú miestnosť

Na zníženie obstarávacích nákladov je na trhu aj samostatná malá vetracia jednotka pre každú miestnosť. Cez stenu sa spraví prieraz napríklad s priemerom 150 mm, do ktorého sa táto jednotka s vetracím výkonom od 20 do 80 m3/h osadí. Jednotka obsahuje rekuperačný výmenník s pomerne vysokou účinnosťou rekuperácie. Nevýhodou samostatnej vetracej jednotky je, že nerieši odvetranie kúpeľní, WC a kuchýň. A navyše, ak chceme prevetrávať celý byt, potrebujeme do každej obytnej miestnosti jednu jednotku, takže celá realizácia stojí podobne ako kompletný systém a stále musíme vyriešiť čo s WC a kúpeľňou. Samostatná vetracia jednotka však nájde svoje miesto v malých kanceláriách, kabinetoch a podobne.

Vzduchotechnika a vykurovanie objektov

Temperovanie objektu, teda distribúciu tepla zo zdroja do obytných miestností, zvyčajne zabezpečuje ústredné vykurovanie – v každej miestnosti boli umiestnené vykurovacie plochy – radiátory. K vykurovaciemu systému sa pridáva systém rovnotlakového vetrania. Ak spočítame obstarávaciu cenu oboch systémov, nejde už o malú sumu. Preto sa hľadali cesty, ako realizovať len jeden systém, ktorý ponúkne obe základné funkcie – teda vykurovanie i vetranie. Už pri prvých vzduchotechnických jednotkách sa používali ohrievače na zvýšenie teploty vzduchu privádzaného do miestnosti. Maximálna odporúčaná teplota ohrevu je však len 50 °C, pri vyššej teplote dochádza vzhľadom na vysúšanie vzduchu k rozpadu zostávajúceho prachu vo vzduchu na ešte jemnejšie častice. Tie sa dostávajú hlbšie do pľúc a zvyšujú dráždenie a možnosť ďalších zdravotných komplikácií. Vzduch nie je ideálny nosič tepla, kapacita prenosu tepla v porovnaní s vodou je nízka. Pri ohreve na maximálnu teplotu možno 100 m3 vzduchu prenášať výkon 1 kW, teda za jednu hodinu do objektu dostať 1 kWh energie.

V nízkoenergetických objektoch je požiadavka na vykurovací výkon síce len v niekoľkých dňoch vykurovacieho obdobia, navyše je znížený vďaka tepelným ziskom v interiéri – teda svieteniu, vareniu, metabolickému teplu osôb, ale aj tak ide o výkon 2,5 až 3,5 kW. Aby sme túto hodnotu pokryli rovnotlakovým vetracím systémom, museli by sme vetraním privádzať 250 až 350 m3 vzduchu za hodinu bez ohľadu na obsadenie objektu osobami. Také veľké množstvo privádzajúceho vzduchu by však spôsobovalo rôzne problémy, preto tento spôsob nie je vhodný pre nízkoenergetické objekty. Situácia sa však mení pri energeticky pasívnych domoch s výpočtovou tepelnou stratou menej ako 2 kW. Vďaka tepelným ziskom z osôb, domácich spotrebičov a najmä slnka sa požiadavka na dodávku tepla na udržanie vnútornej teploty pohybuje v rozsahu 7 až 30 kW/deň, čo znamená prívod vzduchu v množstve 30 až 125 m3/hod. Pri nevhodných klimatických podmienkach alebo pri nedostatočných solárnych ziskoch opäť vznikajú problémy s nízkou relatívnou vlhkosťou. Problémy spôsobené veľkým množstvom ohrievaného vzduchu sa preto riešia kombináciou riadeného rovnotlakového vetrania s ďalšou vykurovacou plochou, napríklad použitím malých plôch stenového vykurovania – konvektorom.

Teplovzdušné cirkulačné vykurovanie

Vykurovanie cirkulačným vzduchom vrátane riadeného vetrania s rekuperáciou sa v súčasnosti dopĺňa o možnosť riadenia a nastavovania kombinácie výkonu cirkulácie a vetrania. Používajú sa matematické modely vetrania, nahrádzajúce používanie senzorov a zabezpečujúce optimálny spôsob vetrania v nadväznosti na obsadenie domu. Existujú aj odporúčania stanovujúce množstvo vzduchu vzhľadom na požiadavky temperovania a dimenzovanie rozvodov, ktoré sú integrované do skladieb konštrukcií tak, aby v interiéri nebolo rozvody vidieť, a to aj pri nepodpivničených objektoch. Princíp cirkulácie, teda prívod do miestnosti, je rovnaký – cez centrálnu mriežku späť k jednotke. V prípade spustenia vetrania (napríklad rozsvietením svetla v kúpeľni) sa zapne druhý odťahový ventilátor, ktorý odsáva vzduch z kúpeľní, WC a kuchyne – vzduch sa po priechode rekuperačným výmenníkom odvádza von z objektu. Prívodný vzduch sa cez rekuperačný výmenník privádza k jednotke. V nej sa zmiešava so zostávajúcim cirkulačným vzduchom a privádza do obytných miestností.

Temperovanie WC a kúpeľní je zabezpečené samostatnou vykurovacou plochou. Cirkulačný okruh prináša ďalšie dve výhody. Vykurovací výkon záleží len na veľkosti cirkulačného ventilátora a teplovodného výmenníka. Preto možno jedným systémom temperovať objekty aj so stratou 7 kW bez toho, aby to malo akýkoľvek vplyv na vetranie. Ak chceme kúriť, nemusíme vetrať. Druhá výhoda je v tom, že miestnosti sú spojené do jedného celku. Stačí priviesť určité množstvo čerstvého vzduchu kamkoľvek do objektu – vďaka cirkulácii si nájde cestu k užívateľom. Je ľahostajné, či osoby sedia spolu v obývacej izbe, alebo sú rozptýlené po dome, na dýchanie majú k dispozícii celú kapacitu obstavaného priestoru. Pri energeticky pasívnych domoch možno vďaka cirkulácii rýchlejšie zdvíhať teplotu a ľahko vytvárať tepelné zisky. Výhodou je aj to, že pri spojení s inými zariadeniami možno cirkulačný systém využiť i na chladenie interiérov.

Kategória: Energia
Tagy: rekuperácia vetranie vykurovanie
Zdieľať článok

Diskusia