Zkušenosti z větrání bytových domů

Problém příliš těsných oken se obvykle řeší úpravou jejich těsnosti – například mikroventilací. V tom případě se ale zhoršují zvukověizolační parametry oken, takže hlavně v hlučných lokalitách není toto opatření vzhledem k hygienickým limitům hluku možné.

Zajištění optimálního mikroklimatu v interiéru

Mikroklima v interiéru budov má přímý vliv na psychický i fyzický stav obyvatel, proto je v budovách nutné zajistit takové prostředí, aby byl pobyt osob v interiéru co nejpříjemnější. „Standardní“ Evropan stráví cca 85 % času v uzavřeném prostoru, významnou část pak ve svém bytě.

Zařízení budov, jejich vybavení i osoby obývající objekt jsou zdrojem vlhkosti a odérů, které je třeba z interiéru odvádět. Trvale zvýšená hodnota relativní vlhkosti v interiéru budovy může způsobovat společně s dalšími faktory vznik plísní. Také hrozí větší riziko poškození samotné budovy (výsledkem kondenzace vzdušné vlhkos­ti na chladných površích konstrukcí je opadávání omítek, koroze kovových částí atd.).

Minimální obnova vzduchu

Pro zajištění minimální obnovy vzduchu by stačilo přivádět cca 6 až 9 m³ čerstvého vzduchu na 1 osobu za hodinu. Je ale nutné brát v úvahu další parametry – vzduch zatížený samotným výskytem osob (pocení, odéry…), výpary ze stavebních konstrukcí a vybavení (formaldehyd, benzen…), vlhkost interiéru (ovlivněná například sušením prádla, vařením, přítomností květin nebo množstvím osob). Podle výpočtů a mnoha studií je k pokrytí všech těchto požadavků nutné zajistit přívod cca 16 až 25 m³/h čerstvého vzduchu na jednu osobu.

Ve většině objektů podobného typu je temperování zajištěno dálkovým zásobováním tepla, ale pro vaření je přiveden plyn. Kromě nákladných revizí tohoto rozvodu není téměř nijak řešeno nebezpečí plynoucí ze stárnutí plynových spotřebičů a jejich pravidelné obměňování. Při volbě a dimenzování VZT (vzduchotechnického) systému a větrání obecně je nutné zajistit dostatečný přívod vzduchu pro řádné hoření plynu na hořácích a odvod spalin. Přitom se jedná přibližně o 6 až 15 m³/h, tedy výrazně menší množství, než které decentrální systém spolehlivě do bytu přivádí. Odvod pachů a zvýšené vlhkosti je navíc z místa největší zátěže – tedy přímo od sporáku v kuchyni. A není nutné mít okna jakkoliv pootevřená.

Žádný hygienický předpis ČR v současné době nestanovuje požadavky na minimální výměnu vzduchu v objektu (kromě plynových spotřebičů), nestanovuje ani maximálně možné parametry zatížení koncentrací např. CO₂ v interiéru. Jediná „opora“ je v ČSN 730540 – Tepelná ochrana budov.

Zde jsou doporučeny minimální požadavky na výměnu vzduchu pro účely výpočtu celkových tepelných ztrát objektu. Praktická měření ale ukazují, že tyto výměny (např. 1/2 obestavěného prostoru/h – tedy n = 0,5 h^–1) není možné zajistit bez nuceného systému větrání (znamenalo by to například, že uživatel by musel každou hodinu na 1 až 2 minuty otevřít okna dokořán). Dále není nijak zohledněn vliv takovéto výměny na relativní vlhkost interiéru. Na základě měření provozních parametrů realizovaných systémů je pro udržení optimálních parametrů odpovídající výměna vzduchu podle obsazení (počtu osob) 19 až 25 m³/h na 1 osobu. Při přepočtu osob na konkrétní prostor bytu to může znamenat průměrnou denní výměnu na úrovni 0,25 až 0,6 m³/h. Tato norma také doporučuje dodržení celkového parametru vzduchotěsnosti objektu.

Zabezpečování větrání v praxi

V současné době je stav větrání ve velké většině jak nových, tak také nekoncepčně revitalizovaných budov nevyhovující. Prudce rostoucí ceny energií tlačí investory k opatřením vedoucím ke snížení provozních nákladů. Aby byly minimalizovány provozní náklady, je třeba zamezit tepelným ztrátám. Nejen tedy ztrátám prostupem, které snížíme výměnou oken a zaizolováním obvodového pláště, ale také ztrátám větráním.

Technicky se větrání skládá z výměny kontrolované (tedy větrání otevřenými okny nebo nucené větrání) a výměny neřízené – infiltrací. Při infiltraci nemáme množství neřízeně přiváděného vzduchu pod kontrolou, do objektu proudí netěsnostmi v plášti budovy.

Nejčastěji přes starší okna, která nevyhovují nejen po stránce těsnění. Z tohoto pohledu bohužel v topném období dochází k tomu, že díky hnacím silám (velký rozdíl teploty v interiéru a exteriéru; náporový vítr – na druhé straně budovy sací efekt; komínový efekt ve výškové budově přes schodiště) je pak běžně výměna vzduchu v bytech i na úrovni 3 až 6 n^–1 (v třípokojovém bytě o rozloze 65 m² tedy 500 až 1 000 m³/h), což je neporovnatelné s požadavkem výměny vzduchu 100 m³ pro čtyřčlennou rodinu. Díky této abnormálně velké výměně nahrazuje přiváděný zimní vzduch (který má velmi nízkou absolutní vlhkost – obsah vody je asi 1,5 g/m³ vzduchu) vzduch vnitřní (obsah vody 7 až 10 g/m³ vzduchu). Vzniklý deficit vlhkosti pak vnitřní zisky nestačí pokrýt. Výsledkem je nízká relativní vlhkost v bytech – „sucho v paneláku“, které je mylně připisováno betonovým konstrukcím.

V praxi se tedy u rekonstruovaných budov v první řadě vyměňují okna. Pro snížení ztrát prostupem je to velmi výrazná položka. Nová těsná okna, ať již plastová nebo dřevěná (jejich součinitel spárové průvzdušnosti se běžně pohybuje pod hodnotou 0,1 × 10^–4 m² . s^–1 Pa^–0,67), však nezajistí infiltraci ani hygienicky nutnou výměnu vzduchu v objektu. Jestliže zkušenosti z měření hovoří u obytných budov o minimální intenzitě výměny vzduchu n = 0,25 až 0,6/h, pak se intenzita výměny vzduchu v bytovém objektu zajištěná infiltrací těsnými (běžnými novými) okny pohybuje pod n = 0,05/h.

Ani otevírání oken do polohy mikroventilace nezajistí, vzhledem k proměnlivým meteorologickým podmínkám (směr a rychlost větru, gradient teplot apod.) a různým orientacím bytových jednotek ke světovým stranám, provětrání s dostatečnou intenzitou. Přitom tento způsob větrání přináší již uvedené další nevýhody, jako jsou ztráta akustických vlastností oken a únik tepla.

Nucené větrání s rekuperací odpadního tepla

Řešením, jak zajistit dostatečnou řízenou výměnu vzduchu v objektu, je systém nuceného rovnotlakého větrání s rekuperací odpadního tepla, u bytového domu decentralizovaného. Uživatel tím jen získá, neboť:

• intenzita větrání se přizpůsobí konkrétním provozním požadavkům každého bytu,
• existuje možnost zintenzivnění větrání (např. při použití WC, koupelny) bez vlivu na jiné byty,
• zvýšení nebo snížení výkonu zajistí uživatel intuitivně,
• odvod i přívod vzduchu do obytného prostoru je pod kontrolou (žádné studené proudění okny),
• přiváděný vzduch je 2krát filtrován (1krát centrálně na vstupu do objektu, 1krát v každém bytě),
• díky rekuperaci (zpětnému získávání tepla) se minimalizují ztráty větrání až o 90 %,
• není nutné za účelem větrání otevírat okna, výměna vzduchu probíhá bez mikroventilace (úspora pořizovacích nákladů),
• v létě je možné zajistit přívod chladnějšího vzduchu, než je teplota v bytě, i v době, kdy panuje bezvětří,
• je zajištěná dostatečná výměna vzduchu i při vaření na plynových spotřebičích (včetně odvodu tepelné zátěže).

Návrh řešení větrání v rámci revitalizace

Dále následuje souhrn zkušeností z návrhu a také realizace decentrálního systému větrání s rekuperací odpadního tepla.

Stávající stav

Objekt (například konstrukční systém VVÚ – ETA) má v prostoru instalačního jádra protažena dvě ocelová stoupací potrubí o průměru 280 mm. Obě šachty jsou společné pro všechny byty, které jsou nad sebou. Centrální odtahový ventilátor, umístěný na střeše, je spínán z každého bytu a při sepnutí z kteréhokoliv místa jsou odsávány prostory všech bytů bez ohledu na to, zda je to vyžadováno nebo ne. Jednou stoupačkou je odváděn vzduch z WC a koupelny, druhou pak vzduch z prostoru kuchyně. Při odvětrávání bytů je vzduch přiváděn v zásadě neřízeně a nasává se ze všech netěsností obvodového pláště bytu – netěstnostmi oken (mezery mezi rámem a křídlem nebo mezi rámem a stěnou), netěsnými vstupními dveřmi ze společných prostor bytu a také netěstnostmi v instalačních šachtách kolem prostupů kanalizace (plynu, ZTI atd.). Kromě velké ztráty tepla je výrazně zatíženo prostředí zejména chladným prouděním nebo prašností a nastávají problémy s nízkou relativní vlhkostí v interiéru. Uživatel navíc nemá možnost nuceně větrat pouze podle své potřeby a svých požadavků – je ovlivněn provozem ostatních bytů.

Návrh řešení

Při rekuperaci jde o znovuzískávání energie (tepla) z odpadního vzduchu. Při větrání je odváděn vzduch z interiéru, který má teplotu prostoru asi 20 až 23 °C. Přiváděný vzduch má v zimním období teplotu –10 až +4 °C. V rekuperačním výměníku dochází k předání tepla – odváděný vzduch předehřeje vzduch přiváděný. Obě vzdušniny proudí proti sobě soustavou vzájemně oddělených kanálků. Rekuperační výměník (schéma na obr. 1) je vyroben z plastu. Stěny kanálů mají tloušťku desetiny milimetru. Účinnost rekuperace se u tohoto typu výměníku pohybuje kolem 90 %.

Obr. 1 Funkční schéma protiproudového výměníku

Princip rovnotlakého větracího systému
Čerstvý vzduch se nasává z exteriéru, ve vzduchotechnické jednotce (rekuperačním výměníku) dochází k předání části tepelné energie ze vzduchu odpadního vzduchu přiváděnému – čerstvému. Ventilátor pak vhání čerstvý vzduch do rozvodů, které ústí distribučním elementem v obytných místnostech. Z místností sociálních zařízení (WC, koupelna) a z prostoru od recirkulační kuchyňské digestoře (slouží pouze jako lapač tuků) je nasáván odpadní vzduch. V rekupe­račním výměníku VZT jednotky předá část své tepelné energie vzduchu čerstvému a je ventilátorem odpadního vzduchu vytlačen do exteriéru. Proudění vzduchu mezi jednotlivými místnostmi je zajištěno mezi spodní částí dveří a podlahou (bezprahovými dveřmi) nebo mezi křídlem a prahem štěrbinou šířky asi 8 mm. Díky rovnotlakému režimu, kdy se množství odváděného vzduchu rovná množství vzduchu přiváděného, nehrozí případné přisávání vzduchu ze společné šachty nebo schodiště, kde může být tento prostor zatížen pachy.

Na tomto místě je třeba zdůraznit, že uvedené provedení má význam pouze v případě, že se bude realizovat ve všech bytech, které mají společné stoupací potrubí. Pokud by nebyl zajištěn souhlas všech uživatelů, pak by bylo nutné v bytech bez souhlasného stanoviska instalovat odtahové ventilátorky z WC, koupelny a kuchyně s napojením na společnou odtahovou šachtu a řešit přívod vzduchu, což má nevýhody popsané výše.

Popis konkrétního řešení
Každý byt bude vybaven vlastní větrací VZT jednotkou s rekuperací odpadního tepla. Ta bude umístěna pod stropem WC nebo pod stropem koupelny. Prostor kolem VZT jednotky se upraví sníženým sádrokartonovým podhledem.

V instalačním jádře popisovaného objektu jsou dvě stoupací potrubí VZT o půměru 280 mm. Jedno stoupací potrubí se vyčistí z vnitřní strany. Podle potřeby budou stávající hrdla zaslepena a provedena nová hrdla stejného nebo menšího průměru pro snadnější napojení VZT rozvodů (podle posouzení autorizovanou osobou v oboru požární techniky není nutné provádět v případě takovéto rekonstrukce žádné další úpravy). Potom se obě stoupací potrubí po celé výšce zaizolují tepelnou izolací o tloušťce 60 mm. Vyčištěná šachta bude v úrovni posledního patra přerušena a zaslepena (další potrubí směrem přes střechu bude odstraněno, čímž se eliminují prostupy střešním pláštěm). Na střeše bude demontováno současné zařízení, ponechány mohou být pouze výfukové krycí prvky, které ale mohou být na základě požadavku nahrazeny novými, jen podle velikosti zbý­vající šachty, která bude sloužit pro odvod odpadního vzduchu z bytů. V prostoru suterénu bude na bočních stěnách schodiště do objektu instalována sací žaluzie. Přívodní vedení se potom povede suterénem do míst vyústění stoupaček, kde se napojí vyčištěné na stoupací potrubí o průměru 280 mm. V prostoru suterénu se také umístí centrální filtrační box pro zachycení hrubých nečistot z exteriéru, přístupný správci objektu (tím se výrazně prodlouží životnost filtrů v bytových VZT jednotkách). Z obou šachet budou připraveny odbočky (stávající nebo přemístěné) pro napojení bytových VZT jednotek.

V bytech se bude sání čerstvého vzduchu z exteriéru a výfuk odpadního vzduchu do exteriéru řešit napojením každé samostatné VZT jednotky na stoupací potrubí v šachtě za WC po jejich úpravě dle předchozího bodu. Napojení bude provedeno přes uzavírací klapky. Vstup sání čerstvého vzduchu z přívodní šachty bude opatřen ve VZT jednotce filtrem pro zachycení jemných částic, zbývajících po centrální filtraci.

Přívod čerstvého vzduchu od VZT jednotky do obytných místností bude řešen pomocí tepelně- a zvukověizolačního ohebného potrubí Sonoflex. To bude taženo pod stropem bytu v prostoru centrální chodby. Do obytných místností se provedou průrazy pod stropem, které se vyvrtají frézou s vodním chlazením a odsáváním řezu. Jako distribuční elementy budou použity trysky s dalekým dosahem proudu s využitím Coandova efektu, kdy se vzduch přimkne ke stropu, po ztrátě kinetické energie pak na druhé straně místnosti – obvykle u okna – propadává do stoupavého proudu vzduchu od otopných těles. Trysky se v obytných místnostech osadí pod stropem na stěně sousedící s chodbou. Vedení v prostoru chodby budou zakryta sníženým podhledem ze sádrokartonu.

Odtah odpadního vzduchu bude řešen pomocí talířových ventilů umístěných pod stropem větraných místností – WC, koupelna, kuchyň. Rozvody odpadního vzduchu jsou vedeny flexibilním potrubím s tepelnou izolací Thermoflex spojovaným tvarovkami. Odtahové větve z jednotlivých odvětrávaných míst, které vedou odpadní vzduch, se před vstupem do VZT jednotky spojí a odváděný vzduch předá teplo v rekuperačním výměníku vzduchu přiváděnému. Výtlak odpadního vzduchu po rekuperaci bude zaústěn do druhé šachty s odvodem na střechu.

Pořizovací náklady

Pořizovací náklady na instalaci celého systému do jednoho bytu (samostatná větrací jednotka s rekuperací odpadního tepla včetně úpravy centrálních šachet – vyčištění a zaizolování) byly dle realizace v roce 2006 na úrovni 54 300 Kč včetně DPH. Vlastní vzduchotechnika stála 39 000 Kč, zbývající náklady byly tzv. vyvolané – sádrokartonové podhledy, úprava elektroinstalace, úprava centrálních šachet domu.

Úspory provozních nákladů

Roční úspora provozních nákladů se pro byt 3 + 1 díky větrání s rekuperací pohybuje kolem 1 200 Kč (to je cena po odpočtu nákladů za elektro na provoz ventilátorů v sazbě D01, přičemž se počítá za teplo v Praze 380 Kč/GJ). Pokud bychom zohlednili např. cenu za dálkové teplo v Jablonci nad Nisou, tedy 526 Kč/GJ, byla by výsledná úspora provozních nákladů vyšší. Kromě této vyčíslitelné hodnoty je nutné posuzovat a počítat i s dalšími skutečnostmi, které se vyčíslit nedají a jsou uvedeny u výhod nuceného větrání.

Martin Jindrák
Foto: autor
Recenzoval: Ing. arch. Eugen Nagy, Ph.D.

Autor působí jako vedoucí divize větrání a teplovzdušného vytápění rodinných domů, bytů a bazénů ve společnosti Atrea, s. r. o.