Snižování energetické náročnosti větrání

Příroda nás stále víc drží pod krkem. Zdroje energie se ztrácejí a my pomalu, ale jistě nabíháme na spořící režim. Začali jsme zateplovat stěny a stará okna měnit za nová, těsnější. Sbohem buď, svěží větříku, provívající celou domácností, sbohem buď, čerstvý snížku na parapetní desce. Zbavili jsme se všeho, co jsme považovali za špatné, a tu vyvstal nový problém: To, co předtím zabezpečovaly netěsnosti oken a fasády, tedy průběžné provětrávání interiéru, nám začíná chybět. Ne proto, že by se nám zdály úspory na vytápění přílišné, ale proto, že nedostatečně větraný interiér je zdrojem zdravotních problémů, minimalizováním tepelných ztrát objektu dochází k problémům s regulováním klasických vytápěcích soustav a v létě vlivem tepelných zisků k přehřívání interiéru.

Nevětrání škodí zdraví
Abychom získali hygienicky potřebné množství čerstvého vzduchu v místnosti, měli bychom jednou za hodinu vyměnit polovinu objemu vzduchu v ní. To by v moderním objektu znamenalo větrat dnem i nocí. Navíc větrání okny ovlivňují meteorologické podmínky, orientace objektu, dispozice bytu. Kromě čerstvého vzduchu je však otevřené okno i bránou hluku, prachu a tepelných ztrát. Při nedostatečném větrání ale začne stoupat vlhkost. K tomu, aby nám nevysychaly sliznice, hygienici doporučují vlhkost vzduchu 35 až 60 %. Nepříjemné je, že taková úroveň relativní vlhkosti vzduchu se zpravidla stává příčinou vzniku plísní – chladné a nevětrané kouty, ale i ostění a nadpraží pokvetou černou květenou. A ta může způsobit nevolnost, zvýšenou chorobnost a alergie. Optimální relativní vlhkost v interiéru je 38 až 45 %. Pokud překročí 60 %, oproti optimu se až dvojnásobně zvyšuje množství mikroorganismů přežívajících ve vzduchu. Když zase relativní vlhkost příliš klesne, rozmnoží se roztoče a narůstá riziko výskytu alergií. V nevětraném interiéru se zvyšuje i množství prachu, což je příčinou vzniku astmatu. Roste podíl CO₂, obtěžujících zápachů z vaření, kouření či různých biologicky nutných lidských činností, může se hromadit radon a formaldehydy. Už jen když to píši, začínám mít problémy s dýcháním. Možností, jak snížit provozní energetickou náročnost staveb, a přitom zkvalitnit jejich vnitřní mikroklima, je nucené větrání s rekuperací v kombinaci s cirkulačním teplovzdušným systémem.

Kudy teplo uniká
Existují tři způsoby tepelných ztrát objektů. Prvním a obvykle tím nejzávažnějším jsou ztráty přes obvodový plášť. To znamená stěny, střechy, okna, ale i základová konstrukce. Druhý tvoří ztráty přes netěsnosti objektu. To jsou v prvé řadě netěsnosti oken a dveří, ale i různé prostupy a drážky pro všechny možné rozvody, kterými je objekt protkán. Poslední složkou vytvářející tepelné ztráty objektu je větrání. U nízkoenergetických a pasivních objektů má větrání dokonce ten největší podíl na celkových tepelných ztrátách. Už filozofie takových domů však napovídá, že je nutné tuto tepelnou ztrátu nějakým způsobem řídit a snižovat. Proto se přistoupilo k systémům řízeného větrání s rekuperací (dalším využitím) tepla. V podstatě jde o nepřetržité větrání bez otevírání oken a s minimální tepelnou ztrátou. Tento způsob větrání však není doménou jen nízkoenergetických objektů. Dá se využít všude a jeho přínos pro zdravé bydlení není o nic menší. Samozřejmě, když porovnáme spotřebu energie na vytápění v nezatepleném objektu s úsporou tepla rekuperací, jde o relativně malý zisk, ale i ten se počítá a je stejný jako v energeticky pasivních domech.

Pro pokrytí všech těchto tepelných ztrát je potřebný zdroj tepla. Máte-li dům v pasivním standardu, může vám jako tepelný zdroj běžně stačit větší pes nebo sem tam nějaká návštěva. Ani v něm však není možné během mrazivé zimy topit jen návštěvami. Navíc většinu našich starších objektů by nevytopil ani plný autobus návštěvníků. Z toho vyplývá, že bez ohledu na to, zda je objekt zateplený a utěsněný více či méně, na pokrytí tepelných ztrát obvodovým pláštěm potřebujeme v našich zeměpisných šířkách zdroj tepelné energie. Máme na výběr od kotlů plynových přes elektrické až po peletkové a jestli vás nadchla myšlenka zdravého a na energii nenáročného bydlení, můžete využít tepelné čerpadlo.

Větrání předehřátým vzduchem
Princip větrání s rekuperací zní velmi snadno, i když samotná technologie je trochu složitější. Otvorem ve fasádě se přes nasávací mřížku do objektu přivádí čerstvý vzduch. Pomocí filtrů se zbaví prachu, pylu a mikroorganismů a přivede se do rekuperátoru. Stejně velký objem vzduchu se z kuchyně, koupelny a WC odvádí a též směřuje do rekuperátoru. Zde se z něj odčerpá teplo a tento vydýchaný, zapáchavý a o tepelnou energii oloupený vzduch už můžeme vrátit do přírody, ať se vzpamatuje. Čerstvý vzduch si v rekuperátoru převezme od toho znečištěného převážnou část tepelné energie a pomocí rozvodů v podlahách či pod stropem se přivádí do obývacích pokojů a ložnic. Přitom ale nedochází k žádnému promíchání přiváděného a odváděného vzduchu ani k přenesení pachů. Oba proudy vzduchu jsou poháněny ventilátory s velmi nízkým energetickým příkonem a zabezpečují přiměřenou výměnu vzduchu v bytě. Čerstvý vzduch se může přivádět buď přímo zvenčí, nebo přes zemní, případně solankový výměník, což zároveň v zimě ochrání rekuperátor před zamrzáním. Je přitom výhodné řešit větrací systém spolu s cirkulačním teplovzdušným systémem (dvouzónové větrání a vytápění), kde intenzitu větrání automaticky řídí snímače vlhkosti a CO2 nezávisle na vytápění.

Co to znamená pro stavbu?
Přiváděný vzduch se rozděluje do přivětrávací zóny (obývací pokoj, ložnice) rozvody v podlahách nebo pod stropem. Vzduch potom proudí interiérem pod bezprahové dveře přes přechodnou zónu (chodba) do místností odvětrávané zóny (kuchyň, WC nebo koupelna). Tam se znečištěný odsává nasávacími štěrbinami (pod stropem nebo v sádrokartonových podhledech) a odvětrávacím systémem přes tepelný výměník – rekuperátor se vyvede ven. Větrací jednotka může mít místo v technické místnosti nebo šatně, výhodné je umístit ji pod stropem například na WC. Rozvody čerstvého vzduchu se instalují podle možností stavby buď v podlahách, nebo pod stropem, při instalacích v nezatepleném podkroví hrozí zamrzání jednotky a ochlazování rozvodů systému vzduchotechniky. Nasávání čerstvého a vyfukování odpadového vzduchu se běžně umísťuje do protidešťových žaluzií na fasádě domu, u vícepodlažních budov do centrálních stupaček. Doporučuje se rozvody vzduchu jednou za tři až pět let vyčistit. Nejlépe je zavolat si na to specializovanou firmu, i když v rodinném domě to zvládne i šikovnější uživatel.

Zemní versus solankový
K dalšímu snížení energetické náročnosti větrání se obvykle instalují tzv. zemní výměníky tepla (jinak zemní registry nebo kolektory), jimiž se ve vytápěcím období přiváděný čerstvý vzduch ještě před vstupem do rekuperátoru předehřívá. Potlačuje se tak riziko zamrzání rekuperátoru a zvyšuje se teplota vzduchu přiváděného do interiéru. V létě se naopak přiváděný vzduch v zemním kolektoru mírně ochladí. Princip je založen na skutečnosti, že v hloubce 1,2 až 2,0 m pod zemí je celoročně konstantní teplota kolem 8 až 15 °C. Zemní výměník se skládá z nasávací šachty s filtrem proti prachu, hmyzu a různým nečistotám z podzemního vedení, které ústí do rekuperátoru. V podzemních rozvodech studený zimní nasávaný vzduch přebírá část tepelné energie země, teplý letní ji zde zase odevzdá. Proto v zimě do rekuperátoru přichází vzduch s teplotou nad 0 °C i navzdory tomu, že venku mrzne. Zní to jednoduše, ale pro správné fungování zemního výměníku je nutné dodržet mnoho velmi důležitých konstrukčních zásad. Potrubí, jímž se přivádí vzduch, musí mít zvýšenou tepelnou vodivost, hladký vnitřní povrch (i ve spojích) s antibakteriální a antistatickou úpravou, vysokou kruhovou pevnost a samozřejmě musí být vodotěsné a plynotěsné.

Není jedno, v jaké zemině je uloženo, protože ne každá má stejné tepelněizolační vlastnosti. Ideální jsou jíly a jílovité zeminy. Délka rozvodů je závislá na množství faktorů a může se pohybovat někde mezi dvaceti až sty metry. Je dobré minimalizovat počet ohybů vzhledem k nutnosti pravidelného čištění (jednou až dvakrát ročně). Protože v potrubí kondenzuje vodní pára (především v létě), je důležité dodržet minimálně dvouprocentní spád a kondenzát odvádět pryč. V opačném případě se nahromaděná voda v tmavém a teplém prostředí zemního výměníku stane zdrojem choroboplodných zárodků a hnilobného zápachu šířícího se po celém domě. Konstrukční chyby zemního kolektoru většinou není možné dodatečně odstranit a finančně náročné zařízení se musí úplně vyřadit z provozu. Navíc energetické zisky z provozu zemního kolektoru v kombinaci se vzduchotechnickým systémem s rekuperací nejsou příliš výrazné a ani zdaleka nepokryjí náklady na jeho realizaci. Pro hygienická rizika, která s sebou nese, se zemní kolektor v poslední době nahrazuje solankovým vzduchovým tepelným výměníkem. Princip fungování je velmi podobný, v uzavřeném okruhu v zemi však neproudí přímo přiváděný vzduch, ale cirkuluje tu teplonosné médium (solanka). Díky tomu nedochází k hygienickým problémům se vzduchem jako v případě klasického zemního kolektoru. Solanka potom odevzdává svou tepelnou energii čerstvému vzduchu v malém výměníku ještě před ventilačním systémem.

Letní opatření
V objektech s nízkoenergetickým či pasivním standardem je možné udržovat vnitřní teplotu na příjemných hodnotách i v horkém létě, přičemž použití energeticky náročnější klimatizace není nutné. Podmínkou je však minimalizace tepelných zisků celkovou konstrukcí objektu, jeho orientací a pasivním stíněním. Kvalitní rekuperační systémy mají zabudovanou tzv. by-pasovou klapku, která se uplatňuje při nočním větrání v létě, kdy chladnější venkovní vzduch může snižovat teplotu v přehřátém interiéru. Potom klapka automaticky otevře kanál, jímž venkovní vzduch obchází rekuperátor, a bez ohřátí se přivádí přímo do místností. Během dne lze do místností přivádět vzduch zchlazený v rekuperačním výměníku odváděným chladnějším vzduchem z interiéru nebo využít možnosti zemního či kapalinového (solankového) výměníku. Toto však neplatí u standardních objektů, kde tepelné zisky vysoko překračují chladicí schopnosti ventilačního systému. Nezaměňujme proto nucené větrání s chlazením. Pro tyto případy je tu možnost propojit rekuperační vzduchotechnickou jednotku s klimatizačním zařízením. Pak je výhodou, jsou-li obě zařízení jedné značky. Jednoduchost jejich propojení zajistí, že celý systém se bude dát ovládat jediným centrálním ovladačem. Větrání se tak může řídit automaticky zapnutím klimatizace. To nabízí např. rekuperační jednotka Lossnay v kombinaci s klimatizací Mitsubishi Electric nebo jednotky Duplex řady R3 od firmy Atrea.

Větrat nebo i topit
Vzduchotechnický systém s rekuperací není zdrojem tepla na vytápění a nezabezpečí ani přípravu teplé vody. To je třeba řešit samostatně. Tepelným zdrojem může být tepelné čerpadlo, kondenzační plynový kotel nebo kotel na elektřinu. Oblíbené je i zapojení s akumulačním zásobníkem, kam se odkládá tepelná energie například ze solárního systému, z krbové teplovodní vložky nebo peletkové pece. Jako záložní zdroj se používají elektrické spirály. Tepelnou energii z těchto zařízení potom můžete rozvádět po objektu a zároveň zabezpečit i přívod čerstvého vzduchu energeticky nenáročným způsobem. Existují dva vzduchotechnické systémy, jejichž součástí je i rekuperace. Prvním je rovnotlakové větrání, jehož úkolem je plynulý přívod čerstvého, v zimě předehřátého vzduchu. Teplo domova se ale v tomto případě řeší klasickými vytápěcími tělesy, podlahovým vytápěním nebo jejich kombinací. Druhou možností je teplovzdušné vytápění kombinované s rovnotlakovým větráním. Je to systém, kde kromě rozvodů na přívod čerstvého a odvod znečištěného vzduchu (kuchyně, hygienická zařízení) existuje ještě jedna trasa na odvod vzduchu ze společných prostorů (obývací pokoj, ložnice). Tento interiérový vzduch cirkuluje a ve vytápěcím období se využívá k přenosu tepla z ohřívače vzduchotechnické cirkulační jednotky do obytných místností. Do cirkulačního okruhu se přimíchává i čerstvý vzduch z exteriéru. Díky přenosu tepla cirkulujícím vzduchem se dá v celém objektu využít i teplo z krbu nebo pasivní tepelné zisky z místností vyhřátých sluncem. Další výhodou proti rovnotlakovému větrání je možnost využít celou vzduchovou kapacitu objektu. Znamená to, že když se přes den zdržujete ve společenské zóně domu, máte k dispozici i vzduch z ložnic a chodeb. Může se proto snížit množství přiváděného vzduchu, a tím i provozní náklady. Cirkulační vzduch se nepřivádí do hygienických zařízení. Ta se vytápějí klasickým způsobem a podle potřeby větrají větracím okruhem vzduchotechnické jednotky. Pro dvojici okruhů se používá pro tento systém i název dvouzónová vzduchotechnická jednotka.

Speciální řešení nejen pro speciální situace
Nucené větrání s rekuperací samo o sobě není levná věc. Je potřebné už během přípravy projektu nového domu nebo rekonstrukce staršího uvažovat nad tím, zda chcete jen větrat, nebo zvolíte teplovzdušné vytápění, třeba se zapojením tepelného čerpadla. Tomu je nutné přizpůsobit i řešení celého obvodového pláště budovy. Potom se nucené větrání s rekuperací může stát součástí systému, který zabezpečí vytápění, přípravu teplé vody, případně využití sluneční energie a tepla z krbu. Investice se tak stává snesitelná, a s přihlédnutím na následný ekonomický a ekologický provoz dokonce výhodnější než u klasického řešení. Rovnotlakové větrání s rekuperací ale může mít svůj význam v každém objektu, bez ohledu na kvalitu jeho obvodových konstrukcí a ostatní použité technologie. Hlučné a znečištěné prostředí ve městech, problémy s alergiemi (také v důsledku nedostatečného větrání) či rostoucí ceny energie nás stále více nutí přemýšlet o tomto úsporném způsobu větrání jako o řešení, do něhož nás tlačí situace. Můžeme ho tedy považovat za systém blízké budoucnosti, a to i vzhledem ke směrnici Evropského parlamentu a Rady 2010/31/EU z 19. 5. 2010 o energetické hospodárnosti budov. Z jejího obsahu totiž vyplývá, že dříve či později (přesněji do roku 2020) i tady u nás budeme muset začít stavět v nízkoenergetickém, a ještě lépe v pasivním standardu. Ačkoliv stát zatím příliš nevychází vstříc lidem, kteří mají potřebu začít ekologicky myslet a žít, do budoucnosti by se to mělo změnit. K tomu jsme se zavázali spolu s ostatními členskými státy EU.

TEXT: Nora Škripcová, odborná spolupráce Martin Jindrák, Atrea
FOTO: Atrea, Klimatech, Knauf Insulation, Paul Wärmerückgewinnung/Eltis Electronic
ZDROJ: HOME