Systémy a rekonstrukce větrání bytových domů 2.

Rekonstrukce větrání bytových domů je důležitou součástí celkové revitalizace bytového fondu a zateplování venkovních fasád s výměnou oken. Větrání zajišťuje přívod čerstvého vzduchu (jedna osoba spotřebuje cca 20 000 l vzduchu za 24 hodin), odvod nadměrné vlhkosti, CO₂ a jiných škodlivin z bytu. Při nevhodném provedení rekonstrukce, kdy dojde k naprostému utěsnění objektu, se sníží intenzita větrání a nebude dodržena hygienicky nutná výměna vzduchu. Následkem je pak nejen nezdravé vnitřní prostředí, ale často také poškození stavebních konstrukcí vlivem vlhkosti či plísněmi.

Centrální nucené větrání
Větrání zajišťují centrální ventilátory osazené na konci stoupacího sběrného potrubí, většinou na střeše budovy. Tlakové ztráty stoupačky, tvarovek, přívodních a odvodních prvků včetně tlumičů hluku jsou pokryty výkonem centrálního ventilátoru (někdy soustavou ventilátorů). Přívod vzduchu se zajišťuje stejně jako u decentrálního systému. Základní charakteristika tohoto typu větrání je shodná jako u předešlého. Rozdíl je v tom, že náklady na větrání jsou společné pro všechny bytové jednotky. Uživateli však zůstává možnost plně rozhodovat o potřebě větrání. V tomto případě je však ventilátor jako zdroj hluku do potrubí instalován mimo bytové jednotky. Dimenzování ventilátoru na stávajícím hlavním potrubí stanovuje projektant VZT v součinnosti s provozovatelem objektu.

Pokud ventilátor není vybaven regulační jednotkou otáček v závislosti na potřebě větrání a elektricky ovládanými talířovými ventily, je ventilátor mnohdy provozován s větším výkonem, než je potřeba. Potom jsou větrány současně všechny byty, což výrazně zhoršuje energetické ztráty objektu.

Větrání řízené skutečnou potřebou
Systém větrání řízeného podle skutečné potřeby zohledňuje dynamické chování uživatele domu, budovy i okolního prostředí. V závislosti na stoupající lidské aktivitě (produkce CO₂, vlhkosti a nárůstu teploty) je nutno výkon větrání zvýšit. V závislosti na povětrnostních podmínkách (pokud je dostatečný rozdíl teplot θi, θe a termický vztlak ve stoupačce), lze výkon větrání naopak snížit.

Větrání je zajišťováno inteligentními centrálními ventilátory, které obsahují jednodeskový počítač a příslušná čidla tlaku, respektive průtoku. Jsou osazeny na konci stoupacího sběrného potrubí, většinou na střechách budov. Tlakové ztráty i přívod vzduchu je zajišťován podobně jako u předchozího typu větracího systému. Ventilátory jsou v provozu pouze podle požadavku uživatelů. Vždy jsou ovládány inteligentními čidly CO₂, doplněnými čidly vlhkosti, teploty a programovatelnými časovými spínači a spínači trvale sníženého větrání.
Systém splňuje přísné požadavky na energeticky úsporné a účelné větrání, většinou jsou instalovány moderní EC motory s nízkou spotřebou a vysokou účinností. Náklady na větrání jsou společné, ale minimalizované na nejnižší možnou úroveň. Díky systému elektricky ovládaných talířových ventilů a digestoří s elektrickými klapkami je větrána pouze příslušná místnost či pracoviště a výkon přesně odpovídá nejnižší nutné potřebě energie.

Jednodeskový počítač spolu s elektronikou ventilátoru (vestavěná čidla tlaku) rozpozná potřebu větrání (při otevření talířového ventilu na WC poklesne tlak v potrubí) a speciální elektronicky komutovaný stejnosměrný motor řízený vlastní elektronikou zvýší otáčky a výkon větrání. Při nárůstu vztlaku ve stoupacím potrubí tlakový senzor rozpozná zvýšení tlaku a elektronika automaticky sníží výkon motoru. Inteligentní ventilátor optimalizuje vlastní výkon s ohledem na absolutní minimalizaci spotřeby energie při všech provozních režimech a zohledňuje tak změnu potřeby větrání (podle činnosti obyvatel domu), obsazenost objektu a bytů, povětrnostní podmínky, příspěvek termického vztlaku, vliv infiltrace, roční a denní období (denní a noční větrání).

Inteligentní systém centrálního větrání MiX
Systém je založen na použití speciálních moderních prvků pro DCV systémy (Demand Controlled Ventilation – větrání řízené skutečnou potřebou) (obr. 7). Jedná se o ventilátory MiX, vybavené inteligentním systémem s jednodeskovým počítačem, vestavěným diferenciálním čidlem tlaku, stejnosměrným EC motorem (elektronicky komutovaným), sériovým rozhraním RS 485, elektricky ovládanými odvodními talířovými ventily, čidly CO₂, čidly relativní vlhkosti a programovatelnými časovými spínači pro ovládání odvodních talířových ventilů. Schéma systému je na obr. 7 – digestoře, talířové ventily v koupelnách a na WC mohou být ovládány od osvětlení, samostatnými vypínači, podle čidel CO₂, relativní vlhkosti a programovatelného časového spínače.

Princip EC motoru
VVentilátory se stejnosměrnými motory s elektronickou komutací jsou napájeny běžným síťovým napětím, podle provedení 230 nebo 400 V. To je dále usměrněno a napájí motor ventilátoru. Vnější rotor motoru nese silné permanentní magnety s vysokým sycením, vnitřní statorové vinutí je napájeno stejnosměrným proudem a vinutí jsou přepínána elektronicky. Průběh komutace je kontrolován elektronikou s Hallovou sondou. Stejnosměrné motory s elektronickou komutací mají díky svému principu a konstrukci nižší ztráty než konvenční asynchronní motory. 0becně EC motory dosahují účinnosti až 80 % při nejvyšších otáčkách; v regulačním režimu účinnost neklesá pod 60 %. Porovnání příkonu klasických asynchronních motorů a EC motorů je znázorněno na obr. 8, podle pracovního bodu je možno ušetřit běžně 50 % energie.

Regulace ventilátoru
Regulace MiX ventilátorů s EC motorem je digitální jednotkou se sériovým rozhraním RS 485. Pod krycím víkem jednotky jsou čtyři přepínače. Programátorem lze zvolit autonomní režim se dvěma přepínatelnými charakteristikami (max./min.), přepnutí signálem 0/10 V (například denní/noční větrání). Čtyřmi přepínači se nastavují otáčky (například 85/30 % max. otáček) pro jednotlivé charakteristiky. Dále lze programátorem zvolit režim, kdy ventilátor plynule mění charakteristiky a reguluje na konstantní tlak v potrubí. Indikátory provozního stavu signalizují provozní ­stavy, případné poruchy a jejich příčiny. Regulační jednotka obsahuje ochranu proti nadměrnému oteplení, zablokování a opačnému smyslu otáčení.

Přes sériové rozhraní je možno ventilátor ovládat, uskutečňovat datovou komunikaci a programovat. K tomu slouží programovací terminál nebo notebook s potřebným softwarem a převodníkem z RS 485/232. Obě metody jsou identické pro programování a snímání provozních parametrů. Terminál uchovává v paměti naposledy zvolené hodnoty, notebook navíc umožňuje data ukládat do paměti a dále je zpracovávat. Přes sériové rozhraní je možno ventilátory navzájem propojit do sítě a ovládat jedním terminálem.

Ventilátor má vestavěné čidlo diferenciálního tlaku, které ve spojení s regulační jednotkou a EC motorem umožňuje plynulou regulaci otáček (výkonu) ventilátoru podle požadavků na okamžitou hodnotu průtoku (v závislosti na počtu aktuálně otevřených talířových ventilů na WC, v koupelnách a kuchyních). Šipky na obr. 9 ukazují změnu pracovního bodu z Pb1 na Pb2 a zároveň výkonové charakteristiky ventilátoru z otáček n1 na n2 při změně systémové charakteristiky z s1 na s2 (při použití regulace na konstantní tlak ve stoupacím potrubí).

Komponenty pro DCV systémy
MiX ventilátor
Skříň je konstruována pro vertikální výfuk vzduchu, motor ventilátoru je uložen v proudu vzduchu. Oběžné kolo ventilátoru je radiál­ní s dozadu zahnutými lopatkami. Regulace otáček zajišťuje elektronický vestavěný regulátor v závislosti na změně tlaku ve sběrném stoupacím potrubí (obr. 11). Směr otáčení je možný pouze jedním směrem – ve smyslu šipky na skříni ventilátoru.

Elektrický talířový ventil
Ventil je určen pro odvod (přívod) vzduchu s nastavitelným středovým elementem pro regulaci průtoku. Ventily jsou kovové nebo z polypropylenu, montážní rámečky jsou z pozinkovaného plechu.
Elektricky ovládané talířové ventily VEL a KEL jsou vhodné pro systémy DCV, systémy fungují na principu regulace na stálý tlak ve stoupacím potrubí. Při rozsvícení v koupelně nebo WC, případně sepnutí vlhkostního nebo CO₂ čidla se otevře talířový ventil, a tím poklesne tlak v potrubí. Diferenciální tlakový senzor ventilátoru MiX s řídicí elektronikou zvýší otáčky tak, aby došlo k doregulování na předchozí hodnotu tlaku.

Průchozí stěnové ventily
VSC je kruhový průchozí stěnový ventil, určený k instalaci přímo na stěnu. Ventil se sestává ze dvou kruhových čelních panelů se zvukovou izolací, které se montují z obou stran stěny. Ty se spojují s použitím perforovaných stěnových nástavců, které jsou součástí dodávky. Toto řešení zajišťuje účinný akustický útlum.
VSR je čtyřhranný průchozí stěnový ventil, určený k instalaci přímo na stěnu.

Prvky pro přívod čerstvého vzduchu
Přívod vzduchu přímo do místnosti je často spojován s nepříjemnými jevy, jako jsou přenos hluku či špatná regulovatelnost. Moderní přívodní prvky však již tyto problémy nemají a jejich použití je komfortní.
PPA je kruhový přívodní prvek čerstvého vzduchu s teleskopickým pouzdrem pro montáž do venkovní stěny poblíž stropní konstrukce. PPA má vestavěný tlumič hluku. Teleskopický nástavec umožňuje instalaci do stěny bez pomoci šroubů. Dvě části teleskopického nástavce se spojí a stáhnou k sobě přes stěnu pomocí vnitřních šroubů. Prvek se dodává se dvěma typy venkovní mřížky – jeden z nich je vybaven i síťkou proti hmyzu. PPA je vybaven filtrem třídy EU3. Síťku proti hmyzu a tlumič lze snadno vyjmout z vnitřku místnosti.
PPV je čtyřhranný přívodní prvek čerstvého vzduchu pro instalaci za radiátor, který se instaluje s prostupem do venkovní stěny. Prvek má vestavěnou klapku ovládanou pákou na horní straně. Pro zajištění dobré těsnosti proti stěně je zadní část přívodního prvku vybavena těsnicími proužky ze syntetické gumy. PPV se používá pro přívod čerstvého vzduchu ve spojení s nuceným systémem větrání, přičemž je dosaženo přívodu vzduchu a konvekce tepla.

Požadavky na průtok větracího vzduchu


Poznámka: Hodnota před lomítkem je režim trvalého větrání, za lomítkem je hodnota nárazového zvýšení při provozu větrání ≤ 12 h/den. Pro ostatní prostory platí nařízení vlády č. 361/2007 Sb. a vyhlášky č. 135/2004 Sb., č. 137/2004 Sb., č. 410/2005 Sb.
a č. 6/2003 Sb.

Závěr
Systém větrání je nezbytnou součástí obytného prostředí. Moderní systémy a jejich prvky již nabízejí širokou škálu komponentů, díky nimž lze sestavit účinný větrací systém vhodný pro danou budovu a splňující požadavky uživatelů. Větrání bytových domů řízené skutečnou potřebou se již více než patnáct let běžně používá v Nizozemí a Skandinávii. Pokročilé technologie výroby EC motorů umožňují dnes ekonomicky výhodné nasazení systémů DCV při rekonstrukcích starších panelových a bytových domů. Je rovněž zřejmé, že rekonstruované vzduchotěsné objekty nelze větrat se zastaralými větracími systémy, respektive nefunkčními systémy s větracími hlavicemi.

Ing. Ivan Cifrinec, MBA
Autor je ředitelem firmy ELEKTRODESIGN ventilátory, spol. s r. o.
Foto a obrázky: archiv autora, ELEKTRODESIGN ventilátory

Literatura
1. Čermák, J. a kol.: Ventilátory. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1974.
2. Cihelka, J. a kol.: Vytápění, větrání a klimatizace. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1985.
3. Chyský, J. – Hemzal, K.: Větrání a klimatizace. Brno: Bolit-B press, 1993.
4. Schramek, E. R. – Sprenger, E. – Recknagel: ­Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. München: Oldenbourg Verlag GmbH, 2003.
5. Székyová, M. – Ferstl, K. – Nový, R.: Vetranie a klimatizácia. Bratislava: JAGA GROUP, 2004.
6. Gebauer, G. – Rubinová, O. – Horká, H.: Vzduchotechnika. Brno: ERA group, 2005.
7. Soler and Palau: Demand-Controlled Ventilation systém. Barcelona: 2006. (Firemní literatura)
8. Elektrodesign ventilátory: Inteligentní větrání budov. Praha: 2007. (Firemní literatura)
9. www.elektrodesign.cz : Rekonstrukce větrání bytových domů s DCV systémy, Praha: 2008. (Firemní článek)
10. Cifrinec, I.: Rotační ventilační hlavice, měření výkonových parametrů. Praha: 2008. (Firemní literatura)
11.  Mareš, L. Rotující hlavice – mýty a realita, Sborník přednášek STP, 2010.
12.  VÚPS: Test report, měření výkonových parametrů hybridní hlavice. Praha, 2009.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.