Teplovzdušné vytápění s rekuperací tepla

VÝZNAM VĚTRÁNÍ BUDOV

Vnitřní prostředí budov lze hodnotit podle následujících kriterií:
Tepelně-vlhkostní mikroklima je nejdůležitější složkou pro zajištění zdravého vnitřního prostředí budov. Hygienicky doporučované vyšší relativní vlhkosti vzduchu (v rozsahu 50 až 70 %), které zabraňují vysychání sliznic však pravidelně vedou ke vzniku plísní (například rodu Alternaria, Aspergillus, ..), hlavně v chladných a nevětraných rozích místností, nadpražích a ostěních. Důsledkem je pak zvýšená nemocnost obyvatel, časté nevolnosti, alergie, záněty průdušek, aj.
V současnosti nabývá tento fenomén nebývalých rozměrů při nezodpovědném utěsňování okenních spar v celém rozsahu bez alternativní náhrady. Navíc se při vyšší relativní vlhkosti vzduchu nad 60 % zvyšuje až na dvojnásobek procento přežívajících mikroorganismů (např. Staphylococus, Streptococus) vůči výskytu mikroorganismů při relativní vlhkosti 30 až 40 %. Při poklesu relativní vlhkosti se naopak výrazně snižuje počet roztočů v textiliích a výskyt následných alergií – astma. Mezi hlavní zdroje vlhkosti v budovách patří především metabolismus člověka (produkce 50 až 250 g vodní páry/h/1, podle druhu činnosti), koupelny (produkce 700 až 2600 g vodní páry/h), kuchyně (produkce 600 až 1500 g vodní páry/h) a sušení prádla (produkce 200 až 500 g vodní páry/h/5 kg).
V řadě vyspělých zemí se proto pro dodržení optimální relativní vlhkosti vzduchu mezi 35 a 45 % předepisuje nucené řízené větrání bytů, s trvalou intenzitou větrání n = 0,3 až 0,5 (h-1 ).
Mikrobiální mikroklima je vytvářeno mikroorganismy bakterií, viry, plísněmi, sporami a pyly. Vážným problémem se v poslední době stávají alergické syndromy na spory různých druhů plísní a pylových částic. Dosud nejúčinnějším způsobem jak snížit mikrobiální koncentrace v budovách je dokonalé větrání s přívodem kvalitního venkovního vzduchu.
Aerosolové mikroklima – aerosoly se v ovzduší vyskytují ve formě pevných částic (prachů) nebo kapalných částic (mlhy). Domovní prach, zvláště částice pod 1 mikrometr, je další hlavní příčinou postižení astmatem.
Odérové mikroklima – mimo běžné odéry (kouření, příprava jídel) se v interiéru dnes vyskytují i styreny, formaldehydy a odpary z nátěrů, tedy látky dříve neznámé. Jako kriteriální a exaktně měřitelná hodnota se všeobecně udává koncentrace 0,10 % CO (Pettenkoferovo kritérium) a pro odstranění pocitu vydýchaného vzduchu z produkce tělesných odérů pak dokonce 0,07 % CO (tj. 700 ppm = 1 300 mg.m ).
Zásadním způsobem lze kvalitu odérového mikroklimatu v budovách ovlivnit pouze dostatečným přívodem čerstvého vzduchu. Základní a ve světě uznávaná hodnota intenzity větrání se udává 25 m /hod čerstvého venkovního vzduchu na jednu osobu pro odvedení běžných tělesných odérů (pro neadaptované osoby).
Toxické mikroklima je vytvářeno toxickými plyny s patologickými účinky. V interiéru budov je zdravotně nejzávažnějším plynem CO. Ve špatně nebo cirkulačně větraných kuchyních s neodvětranými plynovými sporáky vzniká oxid dusíku NO až 50 mikrogramů/m s prokazatelně karcinogenními účinky. Formaldehyd způsobuje ve vyšších koncentracích dráždění očí a sliznic, současně je i alergenem a potenciálním karcinogenem.

 SOUČASNÝ STAV

Stále se zpřísňující požadavky na kvalitu obvodových konstrukcí bytových staveb a snižování průvzdušnosti všech spár s sebou přináší řadu problémů:

  • výrazně klesá přirozená výměna vzduchu v interiéru až pod hodnoty n < 0,05 (h ) naprosto nevyhovující z hygienických hledisek
  • při neměnné produkci vodních par průměrné rodiny do interiéru bytu (až 10 l/den) dochází pak k výskytu plísní se silně negativními důsledky pro lidské zdraví
  • kondensovaná vlhkost nepříznivě ovlivňuje vzhled i životnost stavebních konstrukcí
  • při minimalizaci tepelných ztrát objektů dochází již k problémům při zaregulování klasických vodních otopných soustav
  • dochází k přehřívání staveb letní solární zátěží, prakticky bez možnosti přirozeného odvětrání

Porovnání parametrů topných a větracích systémůproblemy_nedostatecneho_vetrani

Komfortní systém teplovzdušného vytápění a větrání s rekuperací tepla

(Vzduchotechnický systém ATREA pro nízkoenergetické a pasivní domy)

Princip moderního a ekonomického systému spočívá v dvouzónovém uspořádání okruhů vzduchotechnických rozvodů v rodinném domě:

  • primární okruh zajišťuje cirkulační teplovzdušné vytápění,s přívodem podlahovými mřížkami do každé obytnémístnosti
  • sekundární okruh zajišťuje zcela oddělené odvětrání sociálních zařízení, kuchyní, případně šaten s rekuperací tepla
  • při větrání je do cirkulačního vzduchu přimícháván vzduch čerstvý po rekuperaci tepla. Tím je zajištěn přívod větracího vzduchu do obytných místností

Oba okruhy vzduchotechnických rozvodů jsou vyústěny do společné vzduchotechnické jednotky s EC ventilátory a udržováním rovnotlaku DUPLEX RA4, RB4, RK4 vyvinuté a patentované firmou ATREA s. r. o.

Podle zvoleného režimu na regulátoru CP zajišťují jednotky DUPLEX celoročně požadavky na mikroklima domu:

  • rovnotlaké větrání s rekuperací tepla
  • teplovzdušné cirkulační vytápění a rovnotlaké větrání s rekuperací
  • teplovzdušné cirkulační vytápění (s nárazovým větráním)
  • přetlakové letní větrání (hlavně noční „předchlazení“) případně chlazení s přívodem vzduchu přes zemní výměník tepla
  • cirkulační chlazení přes zemní výměník tepla nebo chlazení strojní

Obrázek 4

Legenda:
C2       cirkulační a čerstvý vzduch do obytných místností
E1ZVT venkovní vzduch přiváděný zemním výměníkem tepla
i1        odpadní vzduch z WC, koupelny, kuchyně
c1       cirkulační vzduch z místností do VZT jednotky
i2           výfuk odpadního vzduchu po rekuperaci

RK4   vytápěcí a větrací jednotka DUPLEX RK4-EC
IZT      integrovaný zásobník tepla IZT (alternativně)
ZVT    zemní (alternativně)
S         solární vodní kolektory (alternativně)
            venkovní kondenzační jednotka (strojní chlazení, alter. vytápění)

Technické řešení a funkce vzduchotechnického systému

  • cirkulační a čerstvý vzduch  do obytných místností se standardně rozvádí jednotlivými plochými vzduchovody z pozinkovaného plechu rozměru 200 x 50 mm, uloženými v tepelně – izolační vrstvě podlahy. Vyústění rozvodů přes podlahové vyústky 100 x 250 mm do místnosti se doporučuje umístit pod okna pro eliminaci chladu, a proti případnému zastavění nábytkem. Tímto systémem se vylučují akustické přeslechy mezi obytnými místnostmi.
  • cirkulační vzduch z jednotlivých místností se odvádí pod dveřmi bez prahů do předsíně, či chodby, odkud se odsává stěnovou mřížkou pod stropem do svislých vzduchovodů a odvádí zpět k jednotce.
  • v jednotce se cirkulační a čerstvý vzduch filtruje na filtru G4 s účinností až 91 %, ohřívá v teplovodním výměníku a radiálním pomaluběžným ventilátorem (s nastavitelným výkonem) se rozvádí přes tlumiče hluku zpět do obytných místností
  • v jednotce se do cirkulujícího vzduchu současně přimísí v nastavitelném poměru čerstvý vzduch, který se přivádí z fasády nebo zemním výměníkem tepla přes předfiltr a předehřívá v rekuperačním výměníku s účinností až 90 %.
  • odpadní vzduch ze sociálních zařízení a vodní pára z kuchyní se trvale (případně nárazově) odvádí odsávacími ventily s regulací a potrubními kruhovými rozvody průměru 100 až 160 mm přivádí k jednotce. Tyto rozvody se osazují do stropů nebo podstropních zákrytů. V rekuperačním výměníku se předává teplo čerstvému vzduchu a po ochlazení se odpadní vzduch odvádí menším větracím ventilátorem přes fasádní žaluzie do atmosféry.
  • odsávací digestoře nad sporáky se navrhují jako cirkulační s uhlíkovými filtry pro zachycení pachů, s nastavitelným výkonem 150 až 450 m /h
  • systém VZT rozvodů umožňuje nastavení vzduchových a topných výkonů do jednotlivých místností.
  • zvýšení teploty v koupelnách se řeší instalací topných žebříků s teplovodním nebo elektrickým ohřevem nebo instalací podlahového vytápění (např. topné folie)
  • kompaktní jednotky DUPLEX RA4, RB4, RK4 je možno umístit do prostoru šaten, komor nebo příslušenství na stěnu, případně pod strop (pouze jednotky DUPLEX RB4).

VZT system ATREA 2

Pro nízkoenergetické a energeticky pasivní rodinné domy se zároveň doporučuje dodržet celodenní průměrnou intenzitu prostorového větrání n = 0,15 – 0,2, (h-1), která při trvalém provozu zajistí komfortní kvalitu vzduchu v celé budově při dávce cca 25 m3/h čerstvého vzduchu na osobu (Pettenkoferovo kriterium).

VZT system ATREA 3
Pro návrh VZT rozvodů a šachet v bytových domech nutno dodržet ČSN 730872 – ochrana staveb proti šíření požárů VZT zařízeními.

Energetické soustavyZdroje a spotřebiče

Vestavěná digitální regulace

Jednotky DUPLEX R_4 standardně obsahují vestavěný digitální modul, umístěný ve vestavěné rozvodnici. Standardně umožňují např.řízení zdroje tepla spínacím kontaktem nebo napájením, řízení výkonu zdroje tepla napětím 0-10 V, řízení dvou uzavíracích ventilů UT. Umožňuje i řízení teploty topné vody pro udržení konstantní teploty přiváděného vzduchu. Volitelně možno doplnit o řízení strojního chlazení.

Systém je možné ovládat:

  • regulátorem řady CP 08RD (programovatelný digitální ovladač)
  • centrálním řídícím systémem pomocí komunikačního převodníku (na dotaz)

Regulátor CP 08RD umožňuje jednoduché ovládání všech provozních režimů a interiérové teploty. Provoz je možný buď na základě programu, nebo manuálním nastavením. Systém umožňuje komfortní automatické sepnutí větrání impulsy z WC, koupelny nebo kuchyně. Standardní regulace umožňuje i využívání dalších automatických funkcí (např. periodické provětrávání). Díky EC technologii ventilátorů možné nastavování optimálních výkonů topení a větrání ve vazbě na konkrétní objekt.

Funkce

Digitální regulační modul RM ve spojení s regulátorem CP zajišťuje následující funkce:

  • volba základního provozního režimu jednotky:
  1. rovnotlaké větrání s rekuperací tepla
  2. cirkulační vytápění a větrání s rekuperací tepla
  3. cirkulační vytápění (větrání nárazové impulsem z WC, koupelny a kuchyně, případně periodicky v nastavených intervalech)
  4. cirkulační vytápění závislé na interiérové teplotě
  5. větrání přetlakové – letní
  6. cirkulační chlazení v případě realizace zemních výměníků tepla nebo strojního chlazení
  • nastavení režimu topení a větrání
  • volbu provozních režimů manuálně nebo dle programu pro topné a netopné období
  • automatické ovládání teploty vzduchu v interiéru s týdenním programem pro topné a netopné období (teplota topné vody se nastavuje směšovacím ventilem topného zdroje nebo přímým řízením)
  • indikace provozních a poruchových stavů na displeji
  • automatické ovládání by-passové a směšovací klapky, zajišťující rovnotlak při režimu větrání
  • nárazové spínání větrání impulsem z WC, koupelny a kuchyně s možností volby zpoždění a doběhu (umožňuje spínání i bezpečným napětím 24 V, např. bazénovým hydrostatem)
  • řízení větrání signálem 0 – 10 V, např. čidlem CO
  • STOP kontakt (např. pro napojení na zabezpečovací zařízení pro nepovolení chodu větrání apod.)
  • možnost připojení dalšího termostatu (např. ze samostatného teplovodního okruhu vytápění koupelny, apod.)
  • povel pro spínání kotle (beznapěťový kontakt)
  • napájení oběhového čerpadla ÚT max. 230 V / 0,5 A, řízení dvou okruhů UT
  • nastavení a blokaci max. výstupní teploty vzduchu
  • možnost provozu podle konstantní teploty výstupního vzduchu
  • řízení výkonu např. plynových kondenzačních kotlů napětím 0 – 10 V, nebo ovládání směšovacího ventilu UT 0 – 10 V
  • možnost programové změny nastavení výkonů každého EC ventilátoru
  • protimrazová ochrana namrzání kondenzátu rekuperačního výměníku
  • protimrazová ochrana teplovodního ohřívače
  • výstup pro automatické ovládání klapky zemního výměníku tepla podle venkovní teploty nebo uzavírací klapky sání
  • s přídavným modulem možno ovládat vybrané typy venkovních klimatizačních zařízení, s možností topení v přechodovém období

Výhody teplovzdušného vytápění a větrání

  • vytápění obytných prostor a větrání celého objektu
  • záruka hygienicky nutných trvalých výměn vzduchu v domě s možností řízeného nárazového zvýšení – bez otevírání oken
  • úspora až 90 % nákladů na větrání
  • díky použití EC ventilátorů snížené provozní náklady VZT systému
  • vyloučení vzniku plísní
  • trvalou cirkulací přes účinné filtry se vnitřní ovzduší domu dokonale čistí od prachu
  • účinné letní noční „předchlazení“ interiéru
  • vyloučení všech rizik rozvodů teplovodního topení
  • společným potrubním systémem se v domě rozvádí teplonosné médium (cirkulační vzduch) zároveň se vzduchem větracím, případně i s chlazením
  • využití všech energetických zisků v domě z provozu domácnosti pro předehřev větracího vzduchu
  • dokonalou cirkulací využívá objemu vzduchu v celém domě nebo bytě
  • instalací zemního výměníku tepla se přiváděný větrací vzduch v zimě předehřívá (až o 15 °C) a v létě ochlazuje (až o 12 °C) a do výkonu 2 kW nahrazuje strojní klimatizační zařízení
  • možné doplnění strojního klimatizačního zařízení, s možností dotápění v reverzním režimu tepelného čerpadla
  • umožňuje využití solárních zisků z osluněných oken případně teplovzdušného krbu a okamžitý přenos do všech ostatních neosluněných místností
  • rychlá reakce na externí a interní tepelné zisky umožňuje dokonalé využití solární energie pro všechny místnosti
  • samostatné ploché vzduchotechnické rozvody vestavěné do podlah vylučují přenos hluku mezi místnostmi, jsou jednoduše čistitelné
  • podlahové vyústky a rozvod VZT zajišťují řízený přívod vzduchu individuálně do každé místnosti

Denní průběh koncentrace CO2

Energeticky_system_IZT_1