Možnosti použití bytového větrání s rekuperací tepla v rodinných a bytových domech (I)

Přednostmi řady větracích jednotek s rekuperací tepla německé firmy Paul Wärmerückgewinnung GmbH jsou jednak vysoká účinnost (90-99 %) a jednak možnost kombinace s jakýmkoliv vytápěcím systémem. Velmi výhodné je použití těchto větracích systémů v novějších i starších bytových domech (např. panelové zástavby).

1. Vyhodnocení tepelných ztrát

Domy pro bydlení potřebují všeobecně hygienicky potřebný čerstvý vzduch - to platí všeobecně, nezávisle na tom, zda se jedná o:

• rodinné domy
• bytové domy
• novostavby
• rekonstruované domy

Z tepelně-technického hlediska je naléhavě nutná těsnost staveb. Tato představa důsledně tepelně optimalizované stavby je neuskutečnitelná díky vysokým ztrátám tepla větráním při větrání okny. Ty představují 50 až 75 % celkových tepelných ztrát jednoho domu.

Obr. 1 - Podíl ztrát vedením a větráním v roční spotřebě tepla

Obr. 2 - Podíl ztrát větráním v roční spotřebě v domech pro bydlení (Zdroj: Univerzita Siegen, Prof. Dr.-Ing. F.D. Heidt)

Z obrázku je patrné, že při stoupající kompaktnosti jednotlivých domů (zvyšující se hodnota poměru A/V_e) se také zmenšuje podíl tepelných ztrát větráním.

Při zahrnutí všech tepelných ztrát domu se ukazuje, jak mají sečtené všechny ztráty vedením (v následujícím obr. 3. a 4. světle zelená pole) relativně malý vliv oproti ztrátám větráním okny (světle modrá pole).

Obr. 3 - Srovnání podílů spotřeby tepla rodinného domu s rekuperační jednotkou a bez ní

Obr. 4 - Srovnání podílů spotřeby tepla bytového domu s rekuperační jednotkou a bez ní

Při vyhodnocení obr. 4 vidíme, že použitím rekuperace tepla se uspoří 36 kWh/m²a (snížením ztrát větráním okny z 43 na 7 kWh/m²a). To znamená úsporu 44 % tepla z původní spotřeby 82 na 46 kWh/m²a.
Nová studie z roku 2004 ukazuje, že 22 % z 5530 bytů zahrnutých do výzkumu vykazuje napadení plísní a (nebo) skvrny od plísně.

Systém kontrolovaného větrání zajišťuje kontinuální odvod vlhkosti pro oba typy obytných budov:

rodinné domy bytové domy (staré "činžáky", panelové domy i nejmodernější bytovky)

Ukážeme různá systémová řešení pro takovéto větrání s rekuperací tepla.

2. Vliv umístění rekuperační jednotky a izolace pláště jednotky

Často je diskutována otázka vhodného umístění rekuperační jednotky vzhledem k teplotě v této místnosti.

Jestliže ale sledujeme pokles teploty mezi vnitřkem jednotky a místností instalace jednotky, lze popsat dvě možnosti umístění:

v teplé místnosti ve studené místnosti

Tepelné toky v obou případech znázorňuje následují obrázek (obr. 5).

Obr. 5 - Varianty umístění jednotky

Při umístění ve studené místnosti předává teplý vzduch (odpadní vzduch ˜ 20 °C odváděný vzduch 16-19 °C) teplo do místnosti. Je-li tato studená místnost mimo vytápěnou zónu, ztrácí se teplo v ještě chladnějším okolí (např. 0 °C). Dobrá izolace přístroje na "teplé straně", ale také potrubí odpadního a cirkulačního vzduchu, snižuje tyto tepelné ztráty. Ochlazení odsávaného odpadního vzduchu před vstupem do tepelného výměníku (např. z 20 °C na 16 °C) snižuje přirozeně také teplotu, na kterou je ohříván přívodní vzduch na výstupu z výměníku tepla (např. 14 °C). A tento ohřátý přiváděný vzduch může na výstupu z jednotky ještě jednou odevzdat teplo do studené technické místnosti a ochladit se (např. ze 14 °C na 11 °C). To si může uživatel velmi snadno zjistit na vyústce teplého vzduchu.

Už méně snadno se zjišťují tepelné ztráty při umístění jednotky v teplé místnosti. Při špatné izolaci potrubí a pláště jednotky přechází teplo z místnosti do čerstvého a odvětrávaného vzduchu. Důsledky: Přiváděný čerstvý vzduch se ohřeje z 0 °C na +5 °C, následně je odcházející vzduch v tepelném výměníku ochlazen jen na +7 °C. Odpadní vzduch je pak odtahován přes studenou část jednotky a průchodem potrubí se ohřeje na 12 °C teplem z místnosti, kde je umístěna jednotka, a opouští dům. Tyto vysoké energetické ztráty bude uživatel jen stěží registrovat. Snížená účinnost jednotky popř. celého zařízení má za následek vzrůst nákladů na vytápění.

Zkušební metoda vyvinutá Institutem pro pasivní domy postihuje takovéto ztráty využitím tepelné bilance přiváděného a odváděného vzduchu. U jednotek certifikovaných pro pasivní domy je téměř vždy rozhodující kvalita izolace jednotky. Při použití zkušební metody podle Německého institutu pro stavebnictví (Deutschen Institut für Bautechnik - DIBT) vycházející z bilance venkovní vzduch - přiváděný vzduch při špatné izolaci pláště jednotky účinnost uměle roste, ale skutečná hodnota účinnosti je zřetelně nižší. Důležitou roli při tom hrají také tepelné mosty jak na vnitřní, tak vnější straně takovéhoto pláště jednotky z ocelového plechu.

3. Distribuce vzduchu v domech a bytech

Distribuce vzduchu v bytech je podobná jako v rodinných domech.

Rozlišujeme:
Místnosti s přívodem vzduchu: Obývací pokoje, ložnice, dětské pokoje, pokoje pro hosty
a
Místnosti s odvodem vzduchu: Kuchyně, koupelny, WC
a
Mezi nimi situované místnosti: Chodby

Vzduch je distribuován bytem z místností s přívodem vzduchu do místností s odvodem vzduchu.

Obr. 6 - Funkční schéma bytové větrací jednotky s rekuperací tepla

Obr. 7 - Větrací jednotka s rekuperací tepla umístěná
ve stropním podhledu s potrubním rozdělovačem pro každou místnost

Vzduchová štěrbina (cca 1 cm) na spodní straně vnitřních dveří zajišťuje distribuci vzduchu mezi místnostmi (za podmínky přetlaku) - bez hluku a zřetelného průvanu. Přívod vzduchu do místnosti je zajišťován prostřednictvím potrubí a kanálů, na jejichž konci jsou osazeny vzduchové vyústky.

Obr. 8 - Vzduchové vyústky

4. Montáž vzduchových kanálů a potrubí

Použití plochých kanálů v bytových domech je vzhledem k jejich nízké stavební výšce zvláště vhodné. Je možné použít i potrubí kruhových průřezů, ale při křížení (dvě roury přes sebe) vyžadují dvojitou stavební výšku pro umístění vzduchovodů. To je ze stavebního hlediska nevýhodné, protože:

stropní podhledy musí být hlubší instalace v betonových stropech je téměř vyloučena

Použití flexi rour menších průměrů (např. 75 mm s hladkou vnitřní stěnou) je díky vysoké odolnosti protideformaci při zálivce betonových stropů zvláště vhodné. Zde je použití těchto rour od rozdělovače doporučeno.

Obr. 9 - Vertikální skříně pro flexi potrubí

Přehled materiálů potrubí pro rozvod vzduchu

Systém	Materiál	Přednosti	Nedostatky
1. Zkružované falcované potrubí	Pozinkovaný plech	- kruhový průřez je hydraulicky výhodný - malá tlaková ztráta - běžný obchodní sortiment - dobře čistitelné kartáčem	- kruhový průřez je prostorově náročný pro instalace do stropních a stěnových konstrukcí
2. Ploché kanály	Plast	- díky plochému tvaru velmi dobře integrovatelné do stropů a stěn - množství tvarovek - velmi odolné vůči korozi	- nepatrné zvýšení tlakové ztráty
3. Ploché kanály	Plech	- velmi dobře integrovatelné do stropů a stěn - množství tvarovek - vyšší tlaková odolnost	- nepatrné zvýšení tlakové ztráty - nízká odolnost proti deformaci při zalévání betonovou vrstvou
4. Flexipotrubí	Plast	- dobře čistitelné   (vnitřní povrch hladký) - tlakově stabilní - rychlá montáž	- vyšší tlaková ztráta - více metrů potrubí díky hvězdicové pokládce
5. Flexihadice Flexikanály	Hliník a plast	- cenově výhodné - menší potřeba tvarovek	- vyšší tlaková ztráta - špatně čistitelné   (nebezpečí poškození)
6. iso-Kanal (System Paul)	Styropor	- již izolovaný rozvodný systém - jednoduchá montáž   (lepení na stěnu) - vhodné pro rekonstrukce a sanace	- měkké a tím málo odolné proti mechanickému poškození

5. Systémy řešení v rodinných domech

Různé systémy řešení jsou charakterizovány:

a) Umístěním jednotky

podstřešní prostor šikmé střechy (nad hambalky) přízemí sklep

b) Typ rozvodů vzduchu

centrální střední rozvody podstřešní rozvody nástěnné rozvody rozvody ve sklepě nebo v podstřešním prostoru šikmé střechy

Obr. 10 - Rodinný dům s nástěnnými rozvody - větrací jednotka ve sklepě

Obr. 11 - Rodinný dům s rozvody v podstřešním prostoru - větrací jednotka ve sklepě

Obr. 12 - Rodinný dům s nástěnnými rozvody - větrací jednotka v přízemí

Obr. 13 - Rodinný dům s rozvody v podstřešním prostoru - větrací jednotka v přízemí

Obr. 14 - Rodinný dům s nástěnnými rozvody - větrací jednotka v podstřešním prostoru

Obr. 15 - Rodinný dům s rozvody v podstřešním prostoru - větrací jednotka v podstřešním prostoru

Jako instalační místo je upřednostňován sklep.

Důvody:

zdroj hluku při provozu větrací jednotky je daleko od obytného prostoru vedení vzduchu do ložnice je relativně dlouhé a tím je i vysoká ztráta, proto musí být i regulační clona na vyústce více otevřena. Výsledkem je snížená hladina hluku v ložnici. při použití předřazeného zemního výměníku (k ohřevu přiváděného čerstvého vzduchu v zimě a jeho ochlazení v létě) je vedení tohoto čerstvého vzduchu k větrací jednotce ve sklepě krátké. To je užitečné, protože studený vzduch více či méně přijímá teplo z místnosti, kde je větrací jednotka umístěna.

Jestliže je nutné vést přívodní potrubí čerstvého venkovního vzduchu, je potřeba počítat s:

vyššími investičními náklady na potrubí i jeho izolaci většími tepelnými ztrátami způsobenými ohřátím přiváděného čerstvého vzduchu (tím i zvýšenou teplotou odpadního vzduchu)

Volba větrací jednotky se řídí:

velikostí domu počtem obyvatel místními podmínkami požadovaným způsobem (ruční nebo automatické) nároky na komfort uživatelů, dále pak požadavky na: úroveň účinnosti rekuperačního výměníku spotřebu elektřiny jednotky tichý chod jednotky kvalitní tepelnou izolaci jednotky, která nakonec ovlivní energetickou efektivitu zařízení, což ale bohužel neukazují výsledky měření účinnosti s použitím metodiky DIBT (vysvětlení v předchozí kap. 2). Zkušební metodika podle Passivhaus-Institute ovšem ukazuje význam dobré izolace jednotky

Literatura:
[1] Heinz, Brasche, Bischof, Hartmann, Richter: "Ergebnisse einer repräsentativen Untersuchung: Feuchtigkeitsschäden einschließlich Schimmelpilz-Wachstum in deutschen Wohnungen" in "Moderne Gebäudetechnik" 11/2004, S. 24 - 30