Stavíte energeticky úsporný dům? Zateplujete, rekonstruujete a zvažujete, jak vyřešit systém větrání a vytápění? Jaký vzduchotechnický systém zvolit? Jak funguje rekuperace a proč s ní nemůžete vytápět? Jaké jsou výhody teplovzdušného vytápění?
Zájem o stavbu energeticky úsporných domů roste. Svoji roli v této oblasti sehrály také státní dotace, které domácnosti mohly na stavbu pasivního domu čerpat z programu Zelená úsporám. Energeticky úsporné domy se stále zdokonalují: jsou zlepšovány tepelně izolační parametry konstrukcí a navrhováno je i více provozně úspornějších zdrojů tepla, různých variant rozvodů a stále častěji se využívají i vzduchotechnické systémy, zpravidla s rekuperací odpadního tepla.
Společně s nárůstem poptávky po těchto systémech se ve společnosti objevuje řada mýtů a polopravd, které mohou vyvolat zmatek ještě dříve, než se dům začne projektovat. Věty typu: „Budu topit rekuperací“ nebo „Zbytek tepla zajistí vzduchový zemní výměník“ jsou bohužel stále častější.
Jaký vzduchotechnický systém zvolit?
Před touto otázkou stojí mnoho investorů, odborníků v úplně jiném oboru lidské činnosti, kteří mají rozhodnout tuto velmi důležitou věc s často nevratnými dopady. Po prostudování dostupných podkladů se nezřídka stává, že jejich informovanost ve směru VZT systémů je daleko lepší, než jakou má projektant. I tak ale na některé dílčí otázky nejsou schopni získat uspokojivou odpověď, informace si často protiřečí. A dostáváme se k výše zmíněným větám typu „Budu topit rekuperací“.
Pokrytí tepelných ztrát prostupem, případnou infiltrací a dohřev vzduchu po rekuperaci musí zajistit topná soustava
Při rozhodování, jaký zvolit do energeticky úsporného domu vzduchotechnický systém, je nutné si udělat pořádek v základních technických údajích a pojmech. Aby bylo v domě teplo, je nutné zajistit neustálou dodávku tepla, které nahrazuje tepelné ztráty. Ty se skládají ze tří hlavních položek.
- Obvykle nejvíce tepla se ztrácí díky prostupu přes stěny a zavřená okna. Čím více objekt tepelně zaizolujeme, tím méně tepla prostupem ztrácíme.
- Druhá část tepelných ztrát je tzv. neřízená infiltrace. Pokud bude např. i zavřeným oknem do objektu citelně proudit venkovní vzduch, dochází k ochlazování prostoru a topná soustava musí tuto ztrátu dotovat. Proto se tak často setkáváme se snahou postavit vzduchotěsný dům a snížit tepelné ztráty na minimum.
- Poslední část je tvořena tepelnou ztrátu větráním, kdy přivádíme venkovní čerstvý vzduch podle našich potřeb. Tuto tepelnou ztrátu je možné snížit rekuperací tepla.
Rekuperace: Zpětné získávání tepla
Jak rekuperace funguje? Odváděný odpadní vzduch z objektu prochází přes rekuperační výměník uvnitř vzduchotechnické jednotky, kde předehřívá přiváděný čerstvý vzduch z venkovního prostředí. Přiváděný i odváděný vzduch jsou od sebe dokonale odděleny soustavou kanálků, aby nedocházelo ke zpětnému průniku pachů.
Rekuperační výměníky dosahují vysokých účinností. Běžná účinnost zpětného zisku tepla je kolem 90 %. Odpadní vzduch při teplotě 22°C tak předehřeje venkovní přiváděný vzduch z teploty např. -5 °C až na 20 °C. V porovnání s běžným větráním okny je možné prostřednictvím rekuperace snížit provozní náklady v řádu o 2 000 – 4 500 Kč za rok podle ceny tepla (plyn, elektřina).
Jasně je vidět, že REKUPERACE je nutná součást celého vzduchotechnického systému, ale sama o sobě dům „vytápět“ nedokáže. Rekuperace velmi výrazně sníží množství energie, které je potřeba na dohřátí čerstvého vzduchu na požadovanou teplotu interiéru, ale zde její technické možnosti končí. Pokrytí tepelných ztrát prostupem, případnou infiltrací a dohřev vzduchu po rekuperaci musí zajistit topná soustava.
Funkční schéma rekuperačního protiproudého výměníku
Zemní výměník tepla předehřeje přiváděný vzduch
V mnoha podkladech je psáno, že je nutné realizovat přívod vzduchu zemním výměníkem tepla (ZVT), který zajišťuje předehřev. Po technické stránce vše funguje a potlačuje se riziko zamrzání rekuperačního výměníku. V zimním období má venkovní vzduch o teplotě -15 °C po průchodu zemí před vstupem do „REKUPERACE“ teplotu běžně kolem 3 °C.
Následuje rekuperace tepla, kdy je vzduch po průchodu ZVT dále předehříván v rekuperačním výměníku. Zisk energie provozem zemního výměníku tepla ve spojení se vzduchotechnickým systémem není nijak výrazný, pohybuje se v řádu cca 50–80 Kč za topnou sezónu, což ani zdaleka nepokryje pořizovací náklady. Je tedy vidět, že ani tímto způsobem není možné dům temperovat.
Jaký zvolit zdroj tepla?
Vzduchotechnické jednotky v základním provedení nejsou zdrojem tepla. Je proto nutné objekt vybavit zařízením, ze kterého je možné získat nejen energii pro ohřev teplé vody, ale i pro vytápění. Může to být tepelné čerpadlo, kondenzační plynový kotel nebo kotel na elektriku. Časté je zapojení s akumulačními zásobníky, na které jsou připojeny další zdroje tepla – peletková kamna, krbové teplovodní vložky, tepelná čerpadla nebo solární systémy. Jako záložní zdroj jsou použity elektrické spirály. Energii máme připravenou, je potřeba ji po objektu rozvést a zároveň zajistit energeticky úspornou výměnu vzduchu.
V současné době jsou používány dva nejzákladnější vzduchotechnické systémy:
- ROVNOTLAKÉ VĚTRÁNÍ a
- TEPLOVZDUŠNÉ VYTÁPĚNÍ.
Součástí obou systémů je rekuperace. Oba systémy pro svůj provoz potřebují buď jen zdroj tepla, nebo i nezávislou otopnou soustavu.
Rovnotlaký větrací systém s rekuperací odpadního tepla
Tento systém zajišťuje „pouze“ výměnu vzduchu v objektu. Odpadní vzduch je odváděn z koupelen, WC a kuchyně. Venkovní čerstvý vzduch projde nejprve filtry a následně po rekuperaci je přiváděn do obytných místností. Často je psáno, že energeticky pasivní domy stačí temperovat dalším ohřevem vzduchu po rekuperaci.
Dle závěrů prací Centra pasivního domu toto zapojení v našich klimatických podmínkách není úplně možné, hrozí nebezpečí přesušování objektů při topení. Doporučuje se proto realizace doplňkové topné soustavy v obytných místnostech. U nízkoenergetických objektů je obvykle realizována nízkoteplotní otopná soustava (často se jedná o podlahové topení v přízemí a otopná tělesa v podkroví). U nízkoenergetických objektů je možné částečně zajistit regulaci teploty v jednotlivých místnostech. Čím je ale objekt lépe tepelně izolován, snižuje se citlivost reakce a místnosti se ovlivňují vzájemně mezi sebou i přes stěny. Zároveň se zmenšují i dodatkové otopné plochy.
Schéma rovnotlakého větrání v rodinném domě
Teplovzdušné vytápění vč. rovnotlakého větrání s rekuperací odpadního tepla
Proti větrací jednotce je přidána samostatná trasa odvodu vzduchu ze společních prostor, např. z obývacího pokoje. Interiérový vzduch je tak cirkulován, v topném období je využíván pro přenos tepla z ohřívače VZT cirkulační jednotky (do kterého je energie dodávána vodou ze zdroje tepla) do obytných místností.
Zároveň je takto možné přenášet zisky tepla (např. z krbu nebo pasivní sluneční zisky z jižních pokojů do pokojů v té chvíli neosluněných). Při cirkulaci prochází vnitřní vzduch přes filtr, čímž se trvale snižuje prašnost. Temperování obytných místností je možné bez nutnosti větrání – tedy i v době, kdy v objektu nikdo není.
Využívá se i vzduchová kapacita objektu. Když uživatelé sedí např. v obývacím pokoji, mají k dispozici i vzduch z ložnice a chodeb. Je tak sníženo množství přívodního vzduchu v porovnání s rovnotlakou větrací soustavou, čímž dále klesají provozní náklady objektu.
Do koupelen a WC není přiváděn cirkulační vzduch, jsou temperovány klasickým způsobem, např. pomocí otopných žebříků. Při požadavku na větrání je spínán druhý okruh VZT jednotky – větrací. Odpadní vzduch je odváděn z WC, koupelen a kuchyně, čerstvý přívodní vzduch je přimícháván do cirkulačního okruhu. Díky dvojici okruhů se vžil název dvouzónová VZT jednotka. Pro letní období je možno integrovat chladiče a výparníky pro chlazení objektu buď pasivně kapalinou ze země, nebo ve spojení se strojním chlazením – tepelné čerpadlo, „klimatizační jednotky“.
Vzduchotechnické rozvody v minulosti a dnes
Systémy teplovzdušného vytápění jsou realizovány od roku 1998, kdy objekty nedosahovaly současných tepelně-izolačních parametrů. Vzduchotechnické jednotky byly proto větší, cirkulační ventilátor a ohřívač byly dimenzovány na pokrytí tehdejších tepelných ztrát.
Vzduchotechnické rozvody byly navrhovány tak, aby nebyly překročeny hlukové parametry a rychlost proudění vzduchu v interiéru. V současné době už není problém objekty temperovat, a to ani nízkoenergetické domy. Množství cirkulačního vzduchu dle požadavků na cirkulační provětrání je obvykle vyšší, než je požadavek na množství vzduchu potřebné na přenos tepla.
Díky tomu je možné zvolit nižší tepelné spády topné vody (běžně 45/37 °C), které umožňují využít jako zdroje tepla tepelná čerpadla. Regulace teploty v objektu je pak velmi pružná a rychlá s reakcí na všechny další zisky tepla – např. okny ze slunce. Regulace teplot v jednotlivých místnostech je možná pomocí zónování nebo jiným návrhem množství přívodu vzduchu.
Schéma cirkulačního teplovzdušného vytápění a rovnotlakého větrání v rodinném domě
Teplovzdušné vytápění je ideální pro školky
Při zásadních rekonstrukcích školních budov, hlavně školek, dochází k masivnímu zateplení a výměně oken. Tepelná ztráta objektu klesá, děti svojí hrou produkují poměrně velké množství tepla. Požadavky na využití prostoru jsou během dne rozdílné – nejdříve herna, pak jídelna, prostor na spaní a odpoledne opět herna.
Kromě různých požadavků na teplotu, je nutné zajistit i výměnu vzduchu. I zde je systém teplovzdušného vytápění vhodný, protože ráno dokáže zvýšit teplotu v prostoru po noční odstávce, aniž by bylo nutné větrat. Po příchodu dětí zajistí výměnu vzduchu dle zátěže. Při spaní díky různým možnostem chlazení (aktivní nebo pasivní) zajistí snížení teploty, aniž by došlo k teplotním šokům. A po probuzení dětí opět pružně zvýší tepotu.
Doporučení na závěr
Zda zvolit rovnotlaký větrací nebo teplovzdušný vytápěcí VZT je třeba rozhodnout už během přípravy objektu. Nutné je také vyjasnit a rozdělit jednotlivé části systému, aby bylo možné popsat požadavky a očekávání.
Je také možné zvolit zařízení, které integruje některé z popsaných systémů, např. vzduchotechnickou jednotku s integrovaným tepelným čerpadlem jako zdrojem tepla a chladu do stavebně jednoho kompaktního zařízení. Pokud budou správně definované okruhy, bude závěrečná odpověď na první otázku tohoto článku, tedy „Jaký vzduchotechnický systém zvolit?“, pro budoucího uživatele ta nejlepší.
Jaké další minimální požadavky musí VZT jednotky splnit?
- vybavení protiproudým rekuperačním výměníkem
- regulace jednotky – více výkonových stupňů, automatické zvyšování výkonu při využívání koupelen, WC, možnost připojení externích čidel, možnost automatického časového programu
- nízkou spotřebu energie – např. EC ventilátory
- obtok rekuperačního výměníku – by-pass
- nízkou hlučnost
- účinnou filtraci vzduchu s jednoduchou výměnou filtrů
ATREA s.r.o.
Schémata a foto: ATREA s.r.o.
