Větrání s rekuperací (1): Nezbytnost u vzduchotěsných staveb

10.10.2015 13:34

Zateplování rodinných a bytových domů, které již neodpovídají dnešním nárokům na energetickou hospodárnost, přináší problém v dokonalém utěsnění veškerých spár a prostupů novým zatepleným obvodovým pláštěm. Přirozená cirkulace vzduchu, zajištěná netěsnostmi oken, dveří a dalšími otvory, zajišťovala často i bez větrání spontánní obměnu vzduchu v interiéru. Po zateplení dochází bez častého větrání k nárůstu vlhkosti vzduchu v interiéru především vlivem lidské činnosti. Za nepříznivých okolností se vlhkost sráží na chladnějších plochách - na oknech nebo stěnách, a to v takovém množství, že je třeba řešit odvod vody z oken, anebo bojovat s výskytem plísní na stěnách. V takovém případě je řešením časté větrání, to však zase především v chladných měsících bez řízeného větrání s rekuperací vzduchu způsobuje energetické ztráty, způsobené odvětráváním teplého vzduchu bez užitku do venkovního prostředí a ohřevem nového studeného vzduchu. 

U novostaveb je situace podobná, protože tam se již při výstavbě počítá s dobře zatepleným objektem s minimálními tepelnými ztrátami. Řízené větrání s rekuperací tepla se v souladu se zpřísňováním stavebních předpisů a implementací evropských směrnic do českých zákonů o energetické hospodárnosti budov začíná stále více prosazovat do novostaveb rodinných domů a vytváří harmonickou symbiózu s nejmodernějším komfortem v oblasti bydlení. V tomto seriálu se tedy budeme věnovat palčivému tématu, kde se pokusíme nastínit také přijatelná řešení.

 

Popis cirkulace vzduchu v domě:

     – venkovní         – přiváděný         – odváděný         – odvětrávaný

Větrací jednotka Zehnder ComfoAir  pro rodinný dům v kombinaci se zemním kapalinovým výměníkem  ComfoFond-L nejen rekuperuje teplo – získává tepelnou energii z odváděného vzduchu (z kychyně, WC a koupelny – potrubí žluté barvy) a předává ji přiváděnému čerstvému vzduchu (rozváděného do obývacího pokoje a ložnic – potrubí červené barvy), ale díky zemnímu výměníku navíc vzduch v létě předchlazuje a v zimě předehřívá a tím současně zabraňuje zamrzání výměníku při nízkých venkovních teplotách. Tepelnou pohodu dotváří topné a chladicí stropy Zehnder Nest, poskytující ve srovnání s podlahovým vytápěním navíc chlazení. Podlahové konvektory Zehnder Terraline, napojené na přívod čerstvého vzduchu z větrací jednotky, zabraňují rosení prosklených stěn a dveří. Radiátory Zehnder Yucca zpříjemňují pobyt v koupelně a zabezpečují, že ručníky i osoušky budou stále suché.

Foto (C) ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC

 

DOBRÝ TIP

Pozitivním impulsem pro rozvoj větracích systémů s rekuperací tepla je aktuální program Nová zelená úsporám. Na rozdíl od "první vlny" je v programu tentokrát instalace těchto systémů přímo podporována v příloze I. Směrnice Ministerstva životního prostředí č. 9/2013 – oblast podpory: C.4. efektivní využití zdrojů energie - instalace systémů nuceného větrání se zpětným získáváním tepla. Při splnění všech předepsaných požadavků může žadatel na instalaci systému získat podporu až 100 000 Kč. 

Rovněž podpora v oblasti B (výstavba rodinných domů s velmi nízkou energetickou náročností) je možná jen s instalací nuceného větrání se zpětným získáváním tepla. Zde je celková podpora až 400 000 Kč, resp. 550 000 Kč.

 

Splnění energetických požadavků znamená snížení tepelné ztráty objektu (výpočet naleznete v tab. 1). Tepelnou izolací pláště domů snižujeme tepelnou ztrátu prostupem, výměnou, resp. použitím těsných oken. Tím eliminujeme tepelné ztráty infiltrací, ale vytváříme objekt bez přirozeného provětrání a infiltrace. Abychom udrželi v rovnováze základní složky vnitřního mikroklimatu (tepelná pohoda, vlhkost, koncentrace CO2) a omezili ztráty větráním, musíme použít řízené větrání se zpětným získáváním tepla tzv. rekuperací tepla. Z toho vyplývá, že řízené větrání je nutností nejen pro novostavby, ale i rekonstrukce, při kterých dochází k izolaci vnějších stěn a výměně oken.

 

Tab. 1: Splnění energetických požadavků znamená snížení tepelných ztrát objektu

Celkové tepelné ztráty se vypočítají součtem dílčích ztrát dle vzorce

Q = Qk + Qinf  + Qvětr ,

kde Q jsou celkové tepelné ztráty, Qk jsou ztráty stavebními konstrukcemi (prostupem), Qinf jsou ztráty infiltrací (netěstnostmi oken a stavby) a Qvětr jsou ztráty větráním.

 

Porovnání součinitele prostupu tepla U (W/m2.K) u jednotlivých stavebních částí domu v historických souvislostech

 

Rekuperace tepla

Rekuperace tepla spočívá ve zpětném získávání tepla (tepelné energie) z odváděného vzduchu a jeho předávání zpět přiváděnému čerstvému vzduchu. K tomu nám slouží větrací jednotky, vybavené výměníky tepla. Přenos tepla probíhá přes tenké membrány / plastové desky. Přitom v žádném případě, jak se ještě dnes mnozí mylně domnívají, nedochází k recirkulaci nebo promíchání vzduchu, do místností je vždy přiváděn čerstvý čistý vzduch. Rekuperace vrátí do objektu zpět teplo, které bychom ztratili větráním otevřeným oknem. Účinnost zpětného získávání tepla je stěžejním parametrem větracích jednotek. Odděluje levné jednotky s účinností 60 až 70 %, a kvalitní produkty s účinností nad 90 %. 

Je nutné poznamenat, že výrobci mnohdy uvádějí účinnost, kterou nelze ve skutečnosti dosáhnout. Z tohoto důvodu jsou stále více vyhledávané větrací jednotky s certifikátem některého uznávaného institutu, např. "Passivhaus Institut", ve kterém je uvedená minimální účinnost rekuperace větracích jednotek při vyváženém průtoku vzduchu. Díky vyšší účinnosti rekuperace se v chladném období ohřeje přiváděný čerstvý venkovní vzduch na vyšší teplotu a pro tepelnou pohodu v místnosti "dotápíme" tak menší teplotní rozdíl. Příklad výpočtu teploty "zrekuperovaného" přiváděného vzduchu je uveden v tabulce 2.

 

Větrací jednotky Zehnder ComfoAir 350 jsou standardně vybavené křížovými protiproudými výměníky tepla s přenosem tepla přes tenké plastové membrány na principu protiproudu. Zajišťují rovnoměrnou výměnu odváděného znečištěného a přiváděného čerstvého vzduchu s rekuperací až 95 %. Díky vysoké účinnosti rekuperace tepla lze dosáhnout úsporu nákladů na vytápění 30 až 50 %. Jednotky Zehnder přináší vysoký komfort, jednoduchou obsluhu, vysokou spolehlivost a účinnost, podtrženou získáním certifikátu od uznávaného "Passivhaus Institut".

Grafika (C) ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC

 

Tab. 2: Výpočet účinnosti rekuperace

Účinnost rekuperace se počítá podle vzorce

UR = (T2 – T1) / (T3 – T1) ,

kde UR je účinnost rekuperace (účinnost větrací jednotky), T1 je teplota venkovního vzduchu, T2 je teplota "zrekuperovaného" čerstvého vzduchu přiváděného do místnosti a T3 je teplota vzduchu odváděného z místnosti. 

Příklad výpočtu teploty přiváděného vzduchu T2:

Větrací jednotka Zehnder Comfoair 350 s účinností rekuperace tepla UR = až 95 %: UR = 95 %, T1 = – 5 °C, T3 = 22 °C. Jaká je teplotaT2? 

Teplotu T2 počítáme ze vzorce pro účinnost ve tvaru

T2 = (UR × (T3 – T1)) + T1 = 

= (95 % × (22 °C – (–5 °C)) + (– 5 °C) = 20,7 °C

Teplota "zrekuperovaného" čerstvého vzduchu, přiváděného do místnosti, je 20,7 °C. To znamená, že dohříváme pouze rozdíl mezi žádánou teplotou v místnosti (zde 22 °C) a teplotou zrekuperovaného přiváděného čerstvého vzduchu (20,7 °C), tedy pouhých 1,3 °C (!). Tím spotřebováváme podstatně méně tepelné energie než při ohřevu venkovního vzduchu o teplotě –5 °C, pronikajícího do místnosti při větrání oknem!

 

Rekuperace vlhkosti    

Rekuperace vlhkosti. Nízká vlhkost vzduchu v interiéru, zvláště v zimním období, kdy klesá venkovní relativní vlhkost pod 20%, způsobuje kromě hygienických a zdravotních potíží také například sesychání dřevěných výrobků. Problém odstraňují větrací jednotky vybavené entalpickým výměníkem. Entalpický výměník ve srovnání s pouze tepelným výměníkem dokáže předávat z odváděného vzduchu do přiváděného čerstvého vzduchu nejenom teplo, ale taktéž vysoký podíl (až 60 – 70 %) vzdušné vlhkosti a tak pasivně, bez dodatečné elektrické energie, pomáhá optimalizovat relativní vlhkost vzduchu v rodinném domě.

U entalpického výměníku vodní pára z vlhkého odváděného vzduchu "kondenzuje" a je násávána přes pórovitou strukturu membrán výměníku do přiváděného vzduchu. Ve srovnání se standardním tepelným výměníkem se nepatrně snižuje množství předávaného tepla, avšak naproti tomu je navrácena energie, akumulovaná ve vodní páře. Tím je vyrovnána celková bilance zpětného získávání tepla.

Entalpický výměník rovněž zvyšuje komfort větrání i v zimním období, neboť jednotka s entalpickým výměníkem může efektivně pracovat až do venkovní teploty kolem –10 °C bez nutnosti snižování výkonu vlivem rizika zamrzání výměníku. Díky tomu není ve většině míst ČR potřeba dodatečná protizámrzná ochrana, jakou představuje například zemní výměník tepla nebo elektrický předehřívač, zvyšující pořizovací náklady a náklady na elektrickou energii. Pro horské oblasti ČR jsou doporučovány větrací jednotky s entalpickým výměníkem i elektrickým předehřevem, pracující na 100 % výkonu až do teploty kolem –20 °C (někdy až –25 °C).

Rekuperace vlhkosti v entalpickém výměníku

Grafika (C) ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC

 

 

Díky inovativní konstrukci s polymerovými membránami jsou entalpické výměníky Zehnder snadno čistitelné propláchnutím vodou, díky čemuž se mnohonásobně zvyšuje jejich životnost bez snižování účinnosti rekuperace. Speciální antibakteriální vrstva polymerové membrány Microban zabraňuje možnosti prostupu odváděných pachů, mikrobů a škodlivin a zachovává vysoce hygienické prostředí. 

Tyto výměníky nové generace jsou k dodání u všech větracích jednotek Zehnder ComfoAir s průtokem vzduchu 160, 200, 350 i 550 m3/h, stejně jako dodatečně k dříve zakoupeným jednotkám se standardním výměníkem tepla.

Foto (C) ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC

 

Autor: Ing. Jiří Štekr

 

 

Redakce děkuje Ing. Jiřímu Štekrovi a společnosti ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC za poskytnutí fotodokumentace a odborné konzultace při přípravě seriálu. 

 

ZEHNDER GROUP CZECH REPUBLIC s. r. o.,

Pionýrů 641, 391 02 Sezimovo Ústí II

Tel.: 383 136 22, 731 61 70 70

e-mail: info@zehnder.cz

www.zehnder.cz

 

 

Zpět