Fórum expertů: O co jste přišli v diskusi o větrání pasivních domů

Řízené větrání se zpětným ziskem tepla je prvkem zabezpečujícím výjimečnou kvalitu vzduchu a zároveň vysokou míru tepelné pohody. I proto si jej uživatelé pasivních domů chválí kromě nízké spotřeby domu asi nejvíce; pokud je tedy provedeno správně. A právě v tom je největší problém!

Při návrhu větrání a jeho realizaci se dělá stále nejvíce chyb, které jsou – doslova – cítit. Problémy s hlučností, průvanem, provětráním prostoru nebo vysušováním vzduchu uživatelé velice citlivě vnímají, a proto je správný návrh a provedení nesmírně důležité. Větrání patří mezi nejdiskutovanější oblasti energeticky úsporných budov, a proto jsme se mu logicky věnovali i v dalším pokračování Fóra expertů Centra pasivního domu. Jako už obyčejně, zaznělo hodně zajímavých informací, a formát akce s dostatečným prostorem pro dotazy využili účastníci dokonale. Nabízíme vám základní shrnutí, abyste věděli, o co jste přišli a nenechali si další Fórum expertů ujít.:)

Jak zjednodušit a zlevnit systém větrání a jak se větrání vyvíjí?

Běžný systém větrání uvažuje s tím, že do každé pobytové místnosti přivádí potřebné množství vzduchu pro navrhovaný počet osob. Nejčastěji se jedná o 25 m³/h na osobu do ložnic a pokojů a pak do obývacího pokoje množství pro všechny osoby v domě nebo bytě. Navíc normové požadavky (je jich několik a požadavky se různí) předepisují, kolik vzduchu má být odtahováno z místností jako kuchyň, koupelna nebo toaleta. Často se pak objekt zbytečně provětrává i dvojnásobkem potřebné výměny vzduchu na osobu a vznikají problémy s vysušováním vzduchu v zimním období. Jak to řešit? Pokud vezmeme v potaz běžný provoz domu, kde se plánovaný počet osob pohybuje buď ve svém pokoji, nebo ve společném prostoru obývacího pokoje, nabízí se řešení v kaskádovém provětrávání místností. 

Jak je vidět na obrázku, čerstvý vzduch je přiváděn do pokojů a obývací pokoj je pouze tímto vzduchem provětráván při odsávání a není v něm nutné instalovat přívod vzduchu. To přináší několik výhod:

• snížení objemu větracího vzduchu při dodržení kvality vnitřního prostředí
• snížení rizika suchého vzduchu
• kratší rozvody až o 50 %, možná úspora na větracím systému kolem 15 %
• menší spotřeba jednotky, delší životnost filtrů
• alternativně menší větrací jednotka

Ne každý půdorys je pro tento systém kaskádového větrání (neboli upraveného zónového větrání) vhodný, protože se může stát, že obývací pokoj nebude dostatečně provětrán. Systém je navrhován od roku už asi 20 let ve Švýcarsku a asi před pěti lety začal rozsáhlý výzkum na univerzitě v Innsbrucku, kde byla provedena řada simulací a měření. Na základě projektů vznikla stránka věnovaná kaskádovému větrání i s pomůckou, která ulehčuje návrh větrání pro konkrétní půdorys. Centrum pasivního domu tuto pomůcku přeložilo a na této stránce si můžete pomocí „Plánovacího nástroje“ vyzkoušet, jestli je váš půdorys pro kaskádovou úpravu vhodný.

Pomůcka obsahuje víc než 160 variant půdorysů s různými variantami přívodu a odtahu vzduchu. Pro zhodnocení, zda je půdorys vhodný pro rozšířené kaskádové proudění vzduchu nebo nikoliv a zda může dojít ke zkratovému toku, je nutno obecně zodpovědět dvě otázky:

1. Kolik procent celkového průtoku bytovou jednotkou proudí do obývacího pokoje nebo z něj, tj. kolik procent vzduchu je vedeno obývacím pokojem? Ideálně by to mělo být 100 %, avšak v závislosti na profilu obsazenosti, způsobu, jak uživatelé otevírají vnitřní dveře, a na velikosti obytné místnosti (objemu vzduchu) může postačit 50 %.
2. Kde vstupuje vzduch do obývacího pokoje a kudy proudí ven? Vícero situací a zásad najdete zde.

Je nutné počítat s větráním všech místností včetně šaten, technických místností nebo vstupních prostorů, do kterých se s ohledem na vznikající odéry nebo vlhkost navrhuje odtah. Kaskádová úprava větrání umožňuje zjednodušit systém, je však nutné půdorys a provoz precizně posoudit a analyzovat možná rizika. Kaskádovému větrání je věnovaný článek ze sborníku konference Pasivní domy 2013 (str. 195 - Optimalizace uspořádání půdorysu bytů pro kaskádové větrání, Dipl.- Ing. Elisabeth Sibille, Dr.-Ing. Rainer Pfluger; Universität Innsbruck) a také vícero příspěvků z letošní konference Pasivní domy 2014.

Na co si dát pozor při návrhu a realizaci větrání?

Další prezentace se věnovala zásadám správného návrhu, kterých je celá řada a stejně tak chyb, které se dělají. Nejvýznamnější zásady jsou:

1. Vhodná koncepce trasování a umístění jednotky – co nejkratší rozvody i délky chladných potrubí z fasády, křížení potrubí, respektování světlých výšek a podhledů, čistitelnost
2. Kompletní projektová dokumentace – popsané umístění jednotky, akustika, výšky hladin, výpis tvarovek, kóty, izolace
3. Vhodný výběr systému potrubí – těsnost třídy D, tlakové ztráty, jednoduché provádění, nejčastěji pozinkované spiropotrubí s těsnými tvarovkami nebo jiné potrubí s atestem pro vedení vzduchu 
4. Řešit akustiku - připojení tlumičů za jednotku, řešit telefonní přenos hluku mezi pokoji
5. Regulovatelnost systému - regulační klapky případně regulovat pomocí navržených dimenzí.

Některé z chyb, které byly prezentovány, jsou uvedeny na následujících obrázcích.

Často dochází k zanedbání zásad návrhu v projektech včetně nedostatečné koordinace se stavební části, čímž může být problematické systém provést. (Zdroj: Evora)

Nedostatek zkušeností vede k domněnce, že návrh a realizace je velice jednoduchá a zvládne to každý šikovnější jedinec. Aby systém fungoval úsporně a bez problémů, pro plnou spokojenost uživatelů, je nutné jej realizovat s velkou precizností a vyžaduje se hodně zkušeností.

Jak na větrání bytových domů?

Další přednáška firmy Atrea rozebírala možnosti větrání bytových domů. Existují dvě základní možnosti, jak větrat bytové domy:

• Centrálně – se společnou jednotkou pro celý objekt nebo funkční část
• Decentrálně – se samostatnou jednotkou (případně vícero jednotkami) pro každý byt.

Centrální systém přináší pro větší objekty vícero výhod, zejména v nižších vstupních nákladech a společné údržbě. Firma Atrea zde vyvinula systém, který umožňuje výbornou regulovatelnost na úrovni jednotlivých bytů a dokonce odečet spotřeby elektřiny dle intenzity větrání. Nejdůležitějším prvkem je bytový box v každém bytě. Ten měří průtok vzduchu a obsahuje regulační klapky s kvalitním servopohonem Belimo s krokem po 10%. Jednotka na základě vyhodnocených signálů z bytových boxů upravuje výkon a otevření klapek.

Na obrázku můžete vidět hlavní prvky systému. Výhodou je i optimalizace výkonu jednotky, která významně šetří energii na ventilátory. Při jednotkách s konstantním tlakem musí být jinak výkon doslovně mařen přivřenými klapkami, například při útlumovém režimu v noci nebo přes den, kdy jsou uživatelé mimo domov. Celková cena systému vychází kolem 37 500 Kč na byt při 16 bytových jednotkách.

Pěkná realizace v bytovém domě v lysé nad Labem. Použita centrální VZT jednotka ATREA, řízení výkonu na základě vstupu 0-10 V. V jednotlivých bytech systém řízení průtoku vzduchu, optimalizátory BELIMO. (Zdroj: Atrea)

Častým problémem zejména z hlediska ceny, tepelných ztrát, ale i provádění tepelných izolací, bývají střešní rozvody. Jenom samotné rozvody vzduchu na střeše bytového domu stojí běžně kolem 17 000 Kč/byt při 16 bytech.

Řešení zbytečných střešních rozvodů a dokonce i svislých rozvodů nabízí napojení se na stávající stoupačky. Malá centrální jednotka využívající princip systému DUPLEX MULTI-N se osadí na osazovací rám s unifikovaným řešením detailů. Vzduchový výkon této jednotky je cca 700 – 900 m3/hod. (Zdroj: Atrea)

Jak je vidět možnosti řešení větrání s rekuperací tepla jsou k dispozici i pro bytové domy i jako cenově přístupné a řešitelné i pro renovované objekty.

Jak řešit problematiku příliš suchého vzduchu? Zpětný zisk vlhkosti

Firma Elektrodesign se věnovala problematice zpětného zisku vlhkosti. Optimální vlhkost vzduchu v interiéru je pro zdraví lidí zásadní. Jak je vidět z grafů není vhodná ani vysoká relativní vlhkost nad 65 %, ani naopak příliš nízká pod 30 %. V objektech s řízeným větráním vzduchu se častěji objevují problémy se suchým vzduchem v zimním období, kdy vnější vzduch obsahuje malé množství celkové vlhkosti. Při běžné intenzitě větrání a menší produkci vlhkosti (málo vaření, sušení prádla, málo kytek atd.) může v zimních měsících klesat vlhkost vzduchu i pod 30 %, což už je uživateli vnímáno jako nepříjemně suchý vzduch.   

 
Proto se začaly používat systémy, které kromě zpětného zisku tepla (ZZT) umožnují i zpětný zisk vlhkosti (ZZV). Nejčastěji používané systémy pro zisk vlhkosti se dělí na:

Semipermeabilní membrána (polopropustná membrána)

• membrána propouštějící pouze některé molekuly na základě osmózy
• propustnost závislá na fyzikálních a chemických vlastnostech prostředí.
• nevýhoda je v přenosu jak vodních molekul, tak molekul stejné velikosti VOC a v neověřené životnosti
• Systém potřebuje protimrazovou ochranu asi od -8 °C dle účinnosti ZZT
• ZZT asi 85 %, ZZV do 70%

Systémy s proměnným systémem proudu vzduchu

• Systémy s mechanickými klapkami způsobující výměnu proudu vzduchu
• Pracují na principu adiabatického zvlhčování, odparu zkondenzované vlhkosti
• Systém nepotřebuje protimrazovou ochranu
• Systém s elektronicky řízenými klapkami – vyšší riziko poruchy a servisní náklady
• ZZT až 90 %, ZZV 60 – 80%

Regenerační systémy

• systémy s rotačními regeneračními výměníky – rotačními koly
• kondenzační, hygroskopické a sorpční povrchy
• hygroskopické a sorpční povrchy nepotřebují protimrazovovou ochranu
• nevýhoda je netěsnost výměníku (hodnoty podílu zpětného průniku od 1,5 do 6%) a navíc další pohyblivý element, s ložiskem a motorem – riziko poruchy
• ZZT 70 – 80%, ZZV až 85%

Firma Elektrodesign představila řešení pomocí rotačních regeneračních výměníků, které mají v nabídce pro větší systémy, ale jsou k dispozici i pro malé větrací jednotky pro rodinné domy do 500 m3/h. Jejich hlavní výhodou jsou relativně malé rozměry a možnost přenosu nejen tepla citelného, ale i vlhkosti (tepla vázaného neboli latentního).

Rotující akumulační hmota regeneračního výměníku ve tvaru válce s drobnými kanálky (voštinou), rotuje mezi proudem přiváděného a odváděného vzduchu. Při otáčení v jedné části komory odebírá teplo odváděnému vzduchu (akumuluje) a v druhé polovině jej odevzdává. Při ochlazení dochází ke kondenzaci uvnitř voštiny, což umožňuje zpětný zisk vlhkosti při profukování přiváděným vzduchem. Větší systémy většinou obsahují tzv. pročišťující zónu v místě přechodu z odváděného do přiváděného vzduchu, aby nedocházelo k smíchávání vzduchů. (Zdroj: Haus der Zukunft)

Systémy se dle materiálu voštiny dělí na teplotní (kondenzační) a sorpční či hygroskopické, které umožňují vyšší zisk vlhkosti. Kondenzační kola jsou vyrobeny pouze z hliníku, jsou levnější, mají však účinnost ZZV pouze 30-40% a problém se zamrzáním je u nich již od -5°C v závislosti na vlhkosti prostředí. Sorpční či hygroskopické systémy mají povrch upraven, na který vážou molekuly vody a umožňují tak větší zisk vlhkosti až 90%, což také způsobuje, že zamrzají pouze od teplot nižších než -15°C.

Rozdělení povrchových úprav sorpčních či hygroskopických výměníků        

Silica gel	Zeolitová vrstva
- vážou molekuly vody do struktury - o málo vyšší účinnost ZZT - náchylné na vznik zárodků plísní a přenos pachu	- vážou molekuly vody selektivně, - mají menší průměr pórů, a proto musí být potahová vrstva silnější - o málo nižší účinnost ZZT

Jedním z možných řešení problematiky suchého vzduchu můžou být regenerační výměníky tepla i se zpětným ziskem vlhkosti. Ovšem je potřeba si uvědomit, že uvedené neřeší specifické případy, kde opravdu chybí produkce vlhkosti. V takových případech bohužel není možné žádnou vlhkost získávat zpět a je potřeba řešit vhodným způsobem vlhčení. 

Protimrazová ochrana rekuperačních výměníků

Ochraně rekuperačních výměníků před zamrznutím se věnovala další prezentace firmy Thermwet. Požadavky na účinnost zpětného zisku tepla větracích jednotek u pasivních domů byl stanoven na 75 %. Nejedná se o energetické požadavky, jako spíš o kritérium tepelné pohody, protože při této účinnosti je teplota přiváděného vzduchu vyšší než 16,5 °C při venkovní teplotě -10 °C. Tím se vytváří minimální rozdíl mezi teplotou v místnosti a teplotou přiváděného vzduchu.

Typy výměníků se dělí podle konstrukce a liší se zejména teplosměnnou plochou. Nejjednodušší křížové nejsou pro pasivní domy vhodné, použitelné jsou některé protiproudé nebo protiproudé kanálové s účinností ZZT i víc než 90 %. (Zdroj: Thermwet)

Existuje více možností, jak řešit protimrazovou ochranu rekuperačních výměníků. Následující tabulka porovnává rizika a přínosy jednotlivých řešení (zdroj: Thermwet):

Systém s klapkovým entalpickým výměníkem nabízí firma Thermwet současně s uživatelsky přívětivou regulací, která umožňuje jako jediná u nás i regulaci vnitřní vlhkosti. Navíc poskytuje informace o vnitřním prostředí, teplotě, vlhkosti a koncentraci CO2. Cena celého systém pro rodinný dům se pohybuje od 90 000 až 130 000 Kč pro dům 140 m2.

Líbí se vám koncept Fór expertů? Nejbližší dostupné termíny a témata najdete na našich stránkách.

Na jaře 2015 pořádáme: 

• 17.4. (Praha): Fórum expertů: Efektivní zdroje tepla pro pasivní domy
• 14.5. (Brno): Fórum expertů: Vhodný konstrukční systém pro pasivní domy - masivní konstrukce