Nucené větrání s rekuperací je nezbytným prvkem a technologií moderních a budoucích staveb, které minimalizují přirozenou infiltraci kvalitní a těsnou obálkou. U těchto staveb je poměr tepelných ztrát způsobených nezbytnou výměnou vzduchu zcela zásadní vzhledem k minimálním tepelným ztrátám prostupem jednotlivými konstrukcemi. Vedle úsporných energetických důvodů je pochopitelně důležité také hledisko hygienické.

Na trhu se vyskytuje celá řada technických provedení větracích systémů a rekuperačních jednotek zajišťujících nucenou výměnu vzduchu se zpětným získáváním tepla. Každé řešení má zpravidla své výhody a nevýhody, vedle prokazatelných technických parametrů, které souvisejí s účinností, hlučností, komfortem řízení a možností ovlivnění chemicko-fyzikálních vlastností vzduchu, jsou důležité také sekundární vazby na topné a chladící systémy a charakter budov a jejich uživatelů.

ZÁKLADNÍ ROZDÍLY MEZI JEDNOTLIVÝMI ZPŮSOBY VĚTRÁNÍ SE ZPĚTNÝM ZÍSKÁVÁNÍM TEPLA

V zásadě rozlišujeme tři základní přístupy, jak lze rozdělit technologické celky sloužící pro zpětné získávání tepla při nezbytném větrání obytných prostor. Nejlevnějším a nejjednodušším řešením se zdá použití decentralizovaných rekuperačních jednotek (obr. 2), které nejsou závislé na rozvodech vzduchu a řeší lokálně vyvětrání prostoru, ve kterém jsou instalovány. Levnější produkty na trhu nejsou dostatečně účinné a nezajišťují opravdu kvalitní výměnu vzduchu, ty lepší svou cenou, pokud uvažujeme o instalaci více jednotek (obývací prostor, 2x ložnice, koupelna), dorovnají instalaci základní centrální jednotky s rozvody a montáží. Centralizované řešení (obr. 1), pokud je odborně navržené a zrealizované včetně nezbytného seřízení, přináší jistotu vyvětrání veškerých prostor. Nevýhodou je určitě větší prostorová náročnost a vyšší nároky na koordinaci realizace. Pro decentralizované jednotky je také výhodou možnost větrání skutečně jen prostor, které jsou potřeba vyvětrat.

Obr. 1 Centralizovaná rekuperační jednotka, Obr. 2 Decentralizovaná rekuperační jednotka, Obr. 3 Komplexní víceúčelová jednotka

Mnoho instalací s centrální vzduchotechnickou jednotkou a jejich provoz zbytečně „převětrává“ a přesouší obytné prostory. V mnoha případech je centralizované řešení již nerealizovatelné vzhledem k požadavkům na interiéry a neproveditelnost rozvodů vzduchotechniky.

Dále je možné rozdělit zpětné získávání tepla podle aplikace, lze zpětně využít energii odpadního vzduchu, odpadní vody a dalších forem tepla například z průmyslové výroby. V tomto příspěvku se však věnujme zejména nucenému větrání s rekuperací za účelem hygienické výměny vzduchu a dalším souvislostem s tímto konkrétním druhem rekuperace.

Obr. 4 Rozdělení rekuperačních jednotek

Dále lze rozdělit rekuperaci podle použitého principu, způsobu jakým tíženého efektu docílíme (obr. 4). Jednotlivá řešení ovlivňují účinnost zpětného získávání tepla a charakter čerstvého vzduchu, zejména jeho vlhkost.

Vedle základních rekuperačních jednotek se na trhu vyskytují také komplexní víceúčelové stroje (obr. 3), které v rámci jedné „krabice“ řeší komplexně i další požadavky související zejména s vytápěním a ohřevem TV. Typickým případem jsou například tepelná čerpadla vzduch/voda využívající odpadní vzduch k ohřevu TV. Výhodou takového řešení je vyšší energetická výtěžnost odpadního vzduchu a skutečné využití nejen citelného, ale také skupenského tepla při kondenzaci vzdušné vlhkosti odpadního vzduchu. Pozor na zařízení, které na stejném principu řeší i vytápění objektu tepelným čerpadlem pouze z odpadního vzduchu, to totiž popírá zákon zachování energie. Další komplexní jednotky využívají klasické rekuperace a odpadní vzduch je ještě využit tepelným čerpadlem, které využívá i teplo venkovního vzduchu, pro zajištění vytápění a ohřevu TV (obr. 3).

SEKUNDÁRNÍ VAZBY TEPLOVZDUŠNÁ NEBO TEPLOVODNÍ TOPNÁ SOUSTAVA?

Pro nízkoenergetické a pasivní domy se zejména v ČR rozšířily systémy teplovzdušného vytápění s absencí teplovodní topné soustavy s konvenční a sálavou složkou vytápění. Základní myšlenka vynechat klasickou topnou soustavu se osvědčila zejména u malých dřevostaveb v pasivním standardu. Pokud však byly tepelné ztráty objektu větší než 10 kW nebo se jednalo o klasičtější stavby s chladnějšími povrchovými materiály interiérů, nebylo často docíleno požadované tepelné pohody, chybělo zejména sálavé teplo. Další nevýhodou čistě teplovzdušného vytápění je relativně vysoká nátopová teplota pro teplovodní registr zajišťující dohřev cirkulačního vzduchu. Po těchto zkušenostech se začalo teplovzdušné vytápění kombinovat s topnými tělesy. Ideálním řešením je rozložení topného tepelného toku v optimálním poměru mezi dohřívaný vzduch a velkoplošné sálavé topné systémy podlahové nebo stěnové. U stěnových modulů (obr. 5) pak lze zvýšit účinnost přenosu tepla nucenou konvekcí oplachem vyústky vzduchotechniky a tím snížit teplotu topné vody, respektive zmenšit velikost těchto těles.

Dalším požadavkem náročných uživatelů je chlazení interiérů. Zdrojem chladu může být pasivní využití zemního horizontálního kolektoru nebo vertikálního vrtu nebo aktivní chlazení využívající opět potenciál půdy nebo venkovního vzduchu.

Obr. 5 Teplovodní topné moduly vyvinuté společností Alfaprojekt, s.r.o.

Jak docílit požadovaného komfortu v interiéru a odvedení nežádoucích tepelných přebytků?
Vedle konvenčních řešení (klimatizační jednotky, sálavé chladící stropní moduly, chlazení vzduchu přiváděného vzduchotechnikou) se nabízí řešení elegantně kombinující nucené větrání s rekuperací s podlahovým teplovodním topným a chladícím systémem vyvinutým společností Schütz pod názvem: AirConomy®.

CO TO JE AIRCONOMY®?

Obr. 5 Princip systému AIRCONOMY

AirConomy® je systémové řešení vytápění, větrání a chlazení kombinující sálavý a konvektivní přenos tepla a chladu při současné výměně vzduchu s rekuperací. Oproti standardnímu řešení si však vzduchotechnika a teplovodní topná soustava vzájemně „vypomáhají“, vzájemně se podporují a výsledkem je dokonalé využití výhod obou přístupů. Přívodní vzduch je dohříván masivní betonovou topnou podlahou a proudění vzduchu zároveň zvyšují dynamiku přenosu tepla/chladu.
Podstata systému spočívá v instalaci speciálních segmentů podlahového vytápění, které navazují na klasické systémové desky a tyto segmenty umožňují distribuci přiváděného vzduchu pod podlahou a vzájemnou tepelnou interakci mezi masivní betonovou podlahou a přiváděným vzduchem (obr. 5). Na obr. 6 jsou fotografie z realizace takovéhoto systému.

Chlazení je prováděno jak formou chlazení podlahového topného systému, tak chlazením přívodního vzduchu na teplovodním registru s řízenou kontrolou chladící teploty pro zamezení kondenzace vzdušné vlhkosti. Rozložení distribuce chladu mezi sálavou a konvekční formu přenosu opět vytváří maximální komfort a zamezuje nežádoucímu diskomfortu.

Obr. 6 Fotografie z realizace systému AIRCONOMY

Další výhodou tohoto systému je faktická možnost řízení teploty vzduchu v jednotlivých místnostech, což je u teplovzdušného vytápění s centralizovanou vzduchotechnickou jednotkou prakticky neproveditelné. Nezanedbatelnou výhodou je také zamezení šíření hluku z ventilace díky způsobu, kterým je vzduch do místností přiváděn. Nevýhodou tohoto konceptu je určitě vyšší cena systémového řešení a vyšší nároky na projektovou a realizační přípravu.

Systém AirConomy® je vhodný pro rodinné a bytové domy stejně tak jako pro školy, administrativní budovy nebo výstavní prostory. Systém je vhodný všude tam kde jsou vysoké nároky na vytápění a kvalitu vzduchu nebo požadavky na chlazení s těmi nejvyššími nároky na čistý interiér.
Systém AirConomy® není zásadně závislý na konkrétním typu rekuperační jednotky a zdroji tepla a chladu, jeho součástí je však řízené větrání, topení a chlazení v plném rozsahu. Pro dimenzování je nezbytné znát tepelné ztráty objektu a jednotlivých místností, požadované povrchy podlah a požadavek na případné chlazení, které zvyšuje nároky na hustotu teplovodní topné soustavy. V případě požadavku na chlazení je možné část systému vymezit jen pro vytápění (zpravidla koupelny) a tím docílit možnosti současného vytápění i chlazení podle jednotlivých okruhů. Pro správné dimenzování je pak nutné navrhnout adekvátní plochu speciálních segmentů systémových desek pro každou větranou místnost (obr. 7) tak, aby vytvářela dostatečnou teplosměnnou plochu a zároveň vymezila optimální průřez vzduchových vyústek a štěrbin pro zajištění potřebného větrání.

Obr. 7 Různé uspořádání speciálních segmentových desek sloužících jako tepelný výměník systému AIRCONOMY

Obr. 8 Prvotní rozčlenění místností do oblastí přívodů, přepouštění a odtahů vzduchu

Obr. 9 Řez systému AIRCONOMY
1 Hrubá podlaha
2 Výústkový modul
3 Tepelná a kročejová izolace, EPS-T 040 Typ 25-2
4 Tepelná izolace EPS 040, 30mm
5 Podlahový plochý kanál z pozinkovaného ocelového plechu
6 Systém podlahového vytápění (skládaná deska aircon takk)
7 Systém air conomy (Systémová deska)
8 Výdechová mřížka
9 aircon floor (roznesení zatížení) z pozinkovaného ocelového plechu

ZÁVĚR
Instalace nízkoteplotních topných soustav důležitých pro účinné využití tepelných čerpadel a solárních systémů a instalace nuceného větrání s rekuperací pro zajištění hygienické výměny vzduchu a zamezení tepelných ztrát infiltrací se dají účinně propojit. Systém AirConomy® patří k nejsofistikovanějšímu způsobu řešení takovéto kombinace, vytvářející tepelnou a hygienickou pohodu té nejvyšší úrovně.

Zdroj použitých fotografií:
Podklady od společnosti Alfaprojekt, s.r.o. zabývající se vývojem a výrobou teplovodních stěnových topných modulů a akumulačních zásobníků Alfabox
Technické podklady AirConomy® od německé společnosti Schütz GmbH & Co.KG a českého dovozce firmy Euroheat, s.r.o.
Podklady a fotografie od firmy SkacelSolar realizující topné a větrací systémy

- PR článek -