tisk ]HYBRIDNÍ VĚTRACÍ SYSTÉMY
(Ing. Jiří Vrba)
1. Úvod
Současná řešení těsných obvodových konstrukcí staveb nejen pro bydlení, která jsou zaměřena především na neustálé snižování tepelných ztrát, vyvolávají některé problémy v tepelně vlhkostním vnitřním mikroklimatu. Jestliže požadavky na přirozené větrání byly bez problému splňovány ve starých budovách, dnešní utěsnění obvodového pláště představuje snížení přirozené výměny vzduchu pod hygienicky vyhovující úroveň, v objektu stoupá relativní vlhkost, zvyšuje se riziko výskytu plísní s nepříznivými dopady na zdraví obyvatel. Přesto potřeba řešení větrání jako technického standardu u nás není, zejména v případě rodinných domů, stále dostatečně doceněna a projekty s kvalitně vyřešeným větráním jsou stále v menšině.
2. Návrh hybridního systému
Proces řízeného větrání je často vnímán jako součást otopné soustavy, může však existovat i samostatně a v mnoha případech se právě takové řešení stává efektivním. Z energetického hlediska vychází jako logicky základní opatření minimalizovat množství větracího vzduchu při zachování hygienických doporučení na jeho kvalitu. V důsledku trendu snižování potřeby energie na vytápění se stává najednou spotřeba energie na větrání viditelnou položkou v energetické bilanci objektu. Zde se u systémů řízeného větrání podílí vedle energie tepelné také energie elektrická a to v přímé závislosti na navrženém systému a způsobu jeho provozu. Cílem kvalitního návrhu by tedy měla být co nejmenší potřeba energie při zajištění optimální nebo přijatelné kvality vnitřního prostředí.
Pojmem hybridní větrání jsou označovány systémy, které současně nebo odděleně využívají funkce přirozeného a nuceného větrání. Snahou těchto systémů je, vhodnou kombinací obou způsobů využít jejich vlastností a předností k dosažení co nejlepšího výsledku. Hybridní větrání může mít několik podob; mohou být uvažovány i dva naprosto oddělené soustavy, které mohou pracovat současně nebo odděleně, vývojově dále jsou potom systémy, které se vhodným způsobem vzájemně doplňují. Systémy mohou pracovat s konstantním přívodem vzduchu nebo mohou být řízeny. V případě systémů s konstantním přívodem vzduchu mohou nastat dvě extrémní situace: v určitém období může docházet k hromadění škodlivin nebo nárůstu relativní vlhkosti v interiéru, naopak v případě nepřítomnosti osob může být objekt zbytečně a tím neekonomicky větrán. V současné době proto vznikají i systémy, které již automaticky a efektivně regulují množství vzduchu na základě objektivně stanovené potřeby v místě a čase. Při posuzování vhodnosti použití hybridního větrání pro konkrétní případ je třeba zvážit kritéria funkční (parametry, schopnost regulace, životnost, zajištění údržby) i ekonomické (investiční a provozní náklady, náklady na údržbu). Vyhodnocením vhodnosti použití hybridního větrání, v porovnání s přirozeným a nuceným větráním, se podrobně zabývá Doc. Hirš z VUT Brno, který formou tabulky zkoumá výhodnost řešení na základě mnoha kritérií. Z pohledu této tabulky se jeví jako mimořádně citlivé kritérium posouzení vlivu uživatele na řízení vnitřního klimatu v místnosti, které je zde hodnoceno v celém rozsahu stupnice, tedy od nízké až po vysokou možnost. Právě proto je nutno se při návrhu konkrétního řešení zaměřit mimo jiné na splnění tohoto kritéria tak, aby systém byl vnímán uživatelem jako přátelský vůči jeho potřebám.
3. Příklad řešení hybridního větrání v rodinném domě
Pro modelovou situaci je navržen systém bytového větrání řízený vlhkostními parametry, který je projektován jako součást hrubé stavby a v jejím rámci také jednoduše a rychle proveden. Cílem návrhu je, aby všechny místnosti byly po celý čas v závislosti na objektivních potřebách komfortně větrány. Požadavkem je, aby systém pracoval zcela automaticky.
Koncepce návrhu může být velmi jednoduchá a přesto, nebo právě proto, vysoce efektivní, a to jak z hlediska dosažených parametrů, tak i z pohledů realizačních a provozních nákladů.
Základním předpokladem správně fungujícího systému je rozdělení objemového průtoku do jednotlivých místností. Rozlišujeme 3 zóny v bytě:
Zóna přiváděného vzduchu ((bydlení, jídlo, spánek, děti, hosté, práce..)
Spojovací zóna (předsíň, chodba…)
Zóna odváděného vzduchu (kuchyň, koupelna,WC, komora…)
Čerstvý vzduch je přiváděn do objektu přívodními elementy, které jsou umístěny v obvodových stěnách obytných místností v počtu, který závisí na ploše (objemu) dané místnosti. Nejlepšího výsledku se dosáhne, když element přívodu vzduchu je umístěn v horní části stěny. Optimálního provětrání místnosti se dosáhne, pokud zároveň cesta mezi elementem a dveřmi je co nejdelší. Průtok vzduchu přívodními elementy je řízen na základě vlhkosti, například v rozmezí 5 – 40 m3/h při podtlaku 10 Pa. Z této zóny proudí vzduch volně místnostmi spojovací zóny, která je tak také provětrávána. Elementy pro odvod vzduchu se osadí v místnostech zóny odváděného vzduchu. Pro odvod vzduchu se zde vytvoří svislá šachta. Prvky pro odvod vzduchu se v ideálním případě osadí přímo na tuto šachtu, pokud to dispozice objektu vyžaduje, doplní se šachta krátkými vodorovnými rozvody tak, aby mohly být odvětrány i ty místnosti, které s šachtou přímo nesousedí. Vodorovné rozvody je možno provést jednoduše například plochými kanály v podlaze vyššího podlaží. Ekonomická vzdálenost vodorovných rozvodů je do cca max. 8 m. Elementy pro odvod vzduchu mohou pracovat s konstantním nebo opět řízeným průtokem, tam, kde je to vhodné (WC), mohou být vybaveny funkcí pro intenzivní odvětrání po určitou dobu.
Na svislou šachtu navazuje vzduchová jednotka s ventilátorem. V půdním prostoru nebo ve sklepě instalovaná vzduchová jednotka zajišťuje konstantní podtlak pomocí řízeného ventilátoru, je opatřena akustickou izolací proti šíření vlastního hluku i hluku proudícího vzduchu. Protože je průtok vzduchu řízen elementy odváděného vzduchu, musí ventilátor zajistit trvale konstantní podtlak ve větracím systému. Konstantní podtlak ventilátoru se jednorázově nastaví v závislosti na počtu vzduchových elementů, délce šachty, počtu a délce vodorovných rozvodů a v kombinaci s vlhkostně řízenými elementy pro přívod a odvod vzduchu tak systém pracuje zcela automaticky. V jednoduché podobě lze takový systém aplikovat pro rodinný dům do cca 200 m2 obytné plochy. V závislosti na konkrétním řešení vychází potřebný příkon ventilátoru pro celý rodinný dům v rozmezí cca 15 až 45 W.
Pro efektivní návrh je důležité v první řadě vyřešit umístění svislé šachty pro odvod vzduchu. Umístění svislé šachty volíme v zóně odváděného vzduchu, v návaznosti na místnosti s vlhkým provozem. Takové umístění minimalizuje potřebu vodorovných rozvodů v podlažích.
Dále je nutno definovat v obvodovém plášti otvory pro přívod vzduchu. Jejich velikost, počet a délka jsou důležitou částí projektu. Elementy se osazují ve všech místnostech zóny přívodu vzduchu. Vnější vzduch proudí jako čerstvý vzduch přímo do místností. Těsné obvodové pláště umožňují tak koncentrovat přívod čerstvého vzduchu do oblasti bydlení a spánku.
Místnosti v zóně odváděného vzduchu, které nemohou být přímo připojeny na svislou šachtu, se připojují vodorovnými rozvody. Při projektování je třeba pamatovat na to, aby vodorovná vedení byla co nejkratší. Délka jednotlivých větví nesmí být delší než 8 m, jinak roste tlaková ztráta a stoupá spotřeba energie.
Výměna vzduchu
Navržené cílové parametry systému hybridního větrání podle výše uvedené koncepce jsou dokumentovány v projektu rodinného domu o vnitřním objemu místností 480 m3 a graficky přehledně vyjádřeny na obrázcích č. 4 a 5.
Opět jsou hodnoceny dva rozdílné stavy, tentokrát v závislosti na provozu objektu, který je vyjádřen hodnotou průměrné relativní vlhkosti v domě.
Obr. 4
Situace při relativní vlhkosti do 40%
Množství vzduchu:
Ve = 60 m3/h
Výměna vzduchu:
ne = 0,13
Obr. 5
Situace při relativní vlhkosti 45 – 55%
Množství vzduchu:
Ve = 150 m3/h
Výměna vzduchu:
ne = 0,31
Graficky je zde znázorněna výměna vzduchu v objektu jako celku. Je ale samozřejmé, že v jednotlivých místnostech bude tato výměna rozdílná a to v závislosti na rozmístění prvků pro přívod a odvod vzduchu v objektu.
Kvalitní projekt by tedy měl posoudit nejen celkové množství vzduchu, ale všímat si i intenzity větrání jednotlivých prostor v závislosti na počtu osob, jejich činnosti, produkci vlhkosti, odérů a škodlivin; potom definovat pro ně doporučené hodnoty a tomu přizpůsobit svůj návrh. Při vhodném umístění elementů a jejich nastavení tak může i systém hybridního větrání vyřešit poměrně různorodé parametry výměny vzduchu v jednotlivých částech objektu nebo jednotlivých místnostech. Výsledky praktických měření ukazují, že lze velice jednoduchými prostředky v řadě případů dosáhnout i značně komfortních parametrů.
4. Závěr
Hybridní větrání není univerzální technologií, praxe však ukazuje, že může v určitých druzích objektů zajistit vysoce efektivním způsobem hygienické požadavky na výměnu vzduchu. Dobrých výsledků je možno přitom dosáhnout při nízkých pořizovacích i provozních nákladech. Systém lze koncipovat s minimální potřebou vzduchotechnických rozvodů a zařízení. To zjednodušuje výrazně jeho realizaci a minimalizuje náklady na provoz a údržbu. V každém případě však vyžaduje zpracování kvalitního návrhu, který je hlavním předpokladem optimální funkce.
V odborné literatuře se někdy uvádí, že jedním z nedostatků hybridního větrání je jeho složitost z hlediska obsluhy a ovládání. Výše uvedený příklad dokumentuje stav, kde návrh systému a výběr komponentů umožňuje plně automatický provoz, téměř nezávislý na obsluze. Spotřeba energie na provoz takového systému je zcela minimální, jediným komponentem, který vyžaduje zdroj elektrické energie je ventilátor; ostatní prvky mohou pracovat bez elektrické přípojky.
Literatura
[1] Hirš, J: Hybridní větrání. Sborník 4. letní školy katedry TZB 25006 FSv ČVUT Praha
STP Praha 2006, ISBN 80-02-01847-8.
[2] Jokl, M: Zdravé obytné a pracovní prostředí.
Academia Praha, 2002, ISBN 80-200-0928-0.
[3] Kunesch, R: Lüftungstechnik. Sborník přednášek semináře 31.3.-10.6.2005
Nussbach 2005, Rakousko.
[4] Schlagnitweit, H., Wagner, H: Sanitär- und Klimatechnik, Heizungs- und
Lüftungsinstallation.
Jugend & Volk 2003 Wien, ISBN 3-7002-1321-2.
[2] Gabernig, H: Energie- und Klimatechnik.
Bohmann 2000, Wien 2005, ISBN 3-7002-1139-2.