VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚBRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

ENERGETICKÝ ÚSTAV

FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING

ENERGY INSTITUTE

NÁVRH VĚTRACÍHO SYSTÉMU RODINNÉHO DOMU

DESIGN OF A FAMILY HOUSE VENTILATION SYSTEM

DIPLOMOVÁ PRÁCEMASTER'S THESIS

AUTOR PRÁCE Bc. JIŘÍ HRBATAAUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. JAN FIŠERSUPERVISOR

BRNO 2011

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství

Energetický ústavAkademický rok: 2010/2011

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

student(ka): Bc. Jiří Hrbata

který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu

obor: Technika prostředí (2301T024)

Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním azkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma diplomové práce:

Návrh větracího systému rodinného domu

v anglickém jazyce:

Design of a family house ventilation system

Stručná charakteristika problematiky úkolu:

Energetická spotřeba budov ve vyspělých zemích představuje cca 40% celkové spotřeby energie.Vzhledem k tomuto významnému podílu je tedy nezbytné zabývat se snižování této náročnosti,jejíž významnou částí je i tepelná ztráta větráním.

Cíle diplomové práce:

Podle výkresové dokumentace provést návrh větracího systému pro rodinný dům. Bude taképrovedeno posouzení efektivnosti zařízení pro zpětné získávání tepla a posouzení vhodnostipoužití centrální/lokálního větracího systému.

Seznam odborné literatury:

Chyský J., Hemzal K. a kol.: Větrání a klimatizace. Bolit B-press, Brno, 1993Gebauer G., Rubinová O., Horká H.: Vzduchotechnika. ERA group, Brno, 2005Székyová M., Ferstl K., Nový R.: Větrání a klimatizace. JAGA GROUP, Bratislava, 2006Tywoniak, J.: Nízkoenergetické domy - Principy a příklady, GRADA, 2005Humm, O.: Nízkoenergetické domy. GRADA, 2002

Vedoucí diplomové práce: Ing. Jan Fišer

Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011.

V Brně, dne

L.S.

_______________________________ _______________________________doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc.

Ředitel ústavu Děkan fakulty

Abstrakt Diplomová práce pojednává o návrhu větracího systému pro nízkoenergetický

rodinný dům. Součástí je souhrnné pojednání o důvodech a potřebách větrání a také jsou

zde uvedeny principy větracích systému používaných pro rodinné domy. Práce též

obsahuje informace o využití zemního výměníku tepla a tato kapitola je doplněna o CFD

simulaci. Samotný návrh větracího systému pro konkrétní nízkoenergetický dům

hodnotí vhodnost použítí lokálních větracích jednotek či jednotky centrální pro různé

druhy regulace a řízení systému.

Klíčová slova Větrání, rodinný dům, zemní výměník tepla, dimenzování, efektivnost, regulace,

zpětné získávání tepla, tepelná ztráta, spotřeba tepla

Abstract Diploma thesis deals with design of the ventilation system for low-energy house.

Introduction of the thesis is focused on ventilation needs and also includes a summary of

main principals of ventilation systems which are commonly used in family houses. One

chapter is dedicated to utilization of ground heat exchangers and also includes a CFD

simulation. The actual design of the ventilation system for low-energy house assess the

suitability of using local/central ventilation units and also determines the best method

of controlling the system.

Keywords Ventilation, family house, ground heat exchanger, designing, efficiency, regulation,

heat recovery, heat loss, heat consumption

Bibliografická citace HRBATA, J. Návrh větracího systému rodinného domu. Brno: Vysoké učení technické v

Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 88 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Jan Fišer.

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením Ing. Jana

Fišera a uvedl jsem všechny literární prameny, publikace a elektronické zdroje, ze

kterých jsem čerpal.

V Brně dne 27. Května 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Jiří Hrbata

Poděkování Na tomto místě bych chtěl poděkovat

vedoucímu mé diplomové práce panu

Ing. Janu Fišerovi za vstřícný přístup,

cenné rady a připomínky v průběhu

zpracovávání diplomové práce.

13

OBSAH: 1 Úvod ............................................................................................................................................ 15

2 Větrání rodinných domů ..................................................................................................... 16

2.1 Čistota vzduchu v místnostech .............................................................................................. 16

2.1.1 Znečišťující látky vznikající uvnitř budov ................................................................. 16

2.1.2 Znečišťující látky z vnějšího prostředí ....................................................................... 17

2.2 Legislativa týkající se větrání rodinných domů .............................................................. 18

2.2.1 ČSN 73 0540-2/2002 - Tepelná ochrana budov ..................................................... 18

2.2.2 Směrnice STP-OS4/č.1/2005 ......................................................................................... 19

2.3 Minimální přívod čerstvého vzduchu na osobu .............................................................. 19

2.4 Zkušenosti s větráním domů v ČR ........................................................................................ 20

3 Způsoby větrání...................................................................................................................... 21

3.1 Přirozené větrání ........................................................................................................................ 21

3.1.1 Infiltrace ................................................................................................................................. 23

3.1.2 Větrání okny (provětrávání) .......................................................................................... 23

3.2 Nucené větrání ............................................................................................................................. 25

3.2.1 Větrání s nuceným odvodem vzduchu ....................................................................... 25

3.2.2 Nucené větrání s centrálním přívodem i odvodem vzduchu ............................. 26

3.2.3 Decentralizované jednotky s přívodem i odvodem vzduchu ............................. 28

3.3 Hybridní větrání .......................................................................................................................... 29

4 Zařízení pro zpětné získávání tepla ................................................................................ 30

4.1 Základní pojmy týkající se problematiky ZZT .................................................................. 30

4.1.1 Účinnost výměníků ............................................................................................................ 30

4.1.2 Energetická efektivnost rekuperace............................................................................ 31

4.1.3 Ekonomická výhodnost a vhodnost použití ZZT .................................................... 31

4.1.4 Odvod kondenzátu ............................................................................................................. 32

4.1.5 Ochrana proti námraze ..................................................................................................... 32

4.1.6 Provoz ZZT přes letní období ......................................................................................... 33

4.1.7 Údržba a čištění ................................................................................................................... 33

4.2 Běžně používané typy výměníků pro ZZT ......................................................................... 34

4.2.1 Deskový výměník ................................................................................................................ 34

4.2.2 Trubkový výměník ............................................................................................................. 35

4.2.3 Lamelový výměník s kapalinovým okruhem ........................................................... 35

4.2.4 Tepelné trubice .................................................................................................................... 35

4.2.5 Rotační výměník .................................................................................................................. 36

4.2.6 Přepínací výměník .............................................................................................................. 36

4.2.6 Zařízení s tepelným čerpadlem ..................................................................................... 37

5 Zemní výměník tepla ............................................................................................................ 38

5.1 Konstrukce zemních výměníků tepla .................................................................................. 39

5.2 Předpokládané výstupní teploty ze ZVT ............................................................................ 40

5.2.1 CFD simulace ........................................................................................................................ 41

5.3 Zvýšení účinnosti rekuperace předřazením ZVT ............................................................ 42

6 Návrh větracího systému rodinného domu .................................................................. 44

6.1. Popis objektu ............................................................................................................................... 44

6.1.1 Systém vytápění domu ..................................................................................................... 46

6.1.2 Současný stav větrání domu ........................................................................................... 47

6.2 Výběr vhodných větracích jednotek s rekuperací tepla dostupných na českém trhu .......................................................................................................................................... 47

14

6.2.1 Centrální větrací jednotka DUPLEX 250 ECV firmy Atrea .................................. 48

6.2.2 Centrální větrací jednotka Sentinel Kinetic B firmy Vent-Axia ......................... 49

6.2.3 Lokální větrací jednotka DL 60 WR firmy Dimplex ............................................... 50

6.2.3 Lokální větrací jednotky firmy Vent-Axia ................................................................. 51

6.3 Předpokládaná obsazenost jednotlivých místností ....................................................... 53

6.4 Provozní režimy větrání ........................................................................................................... 57

6.4.1 Skupina režimů A ................................................................................................................ 58

6.4.2 Skupina režimů B ................................................................................................................ 62

6.5 Výpočet tlakových ztrát rozvodů vzduchu ........................................................................ 71

6.6 Posouzení efektivnosti zařízení pro ZZT............................................................................ 73

6.6.1 Ztráta tepla nuceným větráním za otopné období ................................................ 73

6.6.2 Spotřeba elektrické energie systému nuceného větrání za otopné období . 79

6.7 Zhodnocení výsledků ................................................................................................................. 82

7. Závěr .......................................................................................................................................... 83

Seznam použitých zdrojů ....................................................................................................... 84

Seznam použitých veličin ....................................................................................................... 87

Seznam příloh ............................................................................................................................. 88

15

1 Úvod Neustálé zvyšování životní úrovně lidstva jde ruku v ruce s rostoucí závislostí

na technice, což vede i k růstu spotřeby energie. Lidstvo v dnešní době stále masově využívá zejména fosilní paliva, jejichž zásoby se ztenčují a využívání obnovitelných zdrojů v celosvětovém měřítku je stále na nízké úrovni.

Při spalování fosilních paliv dochází k produkci škodlivin, zejména plynů způsobujících skleníkový efekt a kyselé deště. Úspora energie se tedy hlavně v poslední době stává prioritou a majoritní spotřebitelé (USA, EU, Čína) se zavázali ke snižování jejich spotřeby.

Podle studie EU [7] mají obytné domy obrovský potenciál pro úspory energie a emisí CO2, protože tvoří 40% celkové spotřeby energie v rámci EU. Toto množství energie spotřebovávané v obytných domech lze výrazně redukovat zejména stavebními úpravami založenými na zvýšení tepelně izolačních vlastností obvodových konstrukcí budov. Aby členské státy EU podpořily své obyvatele v renovaci svých stávajících, popřípadě výstavbě zcela nových domů, byly vydány různé motivační nástroje ve formě grantů, daňových úlev a podobně. Například v České republice takto vznikl program Zelená úsporám.

Existují dva základní principy ztráty tepla z vnitřního prostředí domů do okolí. Prvním je tepelná ztráta prostupem obvodovými konstrukcemi, která se hlavní měrou podílí na celkové tepelné ztrátě většiny dnešních budov. Lze ji snížit zejména výše uváděným zlepšením tepelně izolačních vlastností obvodových konstrukcí. Druhým principem je tepelná ztráta větráním. Výměna vzduchu během otopného období způsobuje neustálé odvádění ohřátého vzduchu z místností. Intenzitu této výměny mohou uživatelé regulovat například otevíráním oken, ale částečně je závislá na infiltraci, kterou ovlivňují pouze vzduchotěsnost obvodových konstrukcí domu a tlakové poměry mezi vnitřním a venkovním prostředím a regulovat ji tedy nelze. Podíl tepelné ztráty větráním na celkové tepelné ztrátě roste se zlepšující se tepelnou izolací obytných domů.

Vzhledem k tomu, že kvalita vzduchu je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících pohodu prostředí, je větrání velmi důležité. V uzavřených místnostech, kde se pohybují lidé, se bez větrání hromadí škodliviny jako CO2, vodní pára, prach, bakterie a další nežádoucí látky a snižují tak kvalitu vzduchu. S tímto problémem se setkávají zejména obyvatelé domů se značnou vzduchotěsností, kteří nedostatečně větrají okny. Z důvodu úspor energie, automatizace a možnosti regulace větrání byly vyvinuty systémy nuceného větrání s rekuperací tepla, které při nízkých tepelných ztrátách větráním zajišťují kontinuální přívod čerstvého vzduchu do obytných místností.

Předložená práce rozebírá výhody a nevýhody různých větracích systémů a řeší návrh větracího systému s rekuperací tepla pro konkrétní rodinný dům.

16

2 Větrání rodinných domů

2.1 Čistota vzduchu v místnostech Z hygienických důvodů je nutné zajistit požadované množství čerstvého

vzduchu v místnostech, kde se vyskytují lidé. Objem tohoto vzduchu závisí zejména na počtu osob a jejich činnosti. U rodinných domků jsou právě lidé největším producentem škodlivin unikajících do ovzduší. Těmito škodlivinami jsou produkty lidského metabolismu (CO2, vodní pára a různé odéry). Další škodliviny vznikají při vykonávání domácích prací, vaření a podobně. Za nejvýznamnější škodliviny považujeme CO2, vodní páru, odéry, choroboplodné zárodky, prach, jedovaté plyny uvolňované z nábytku a také radon prostupující zeminou do místností. Vzhledem k tomu, že jsou škodliviny hlavním důvodem větrání, považuji za důležité je popsat v následující kapitole podrobněji.

2.1.1 Znečišťující látky vznikající uvnitř budov Tyto znečišťující látky jsou uvolňovány do vzduchu v důsledku pobytu osob a

jejich činnosti, dále jsou uvolňovány ze stavebních materiálů a také používáním spalovacích zařízení (krby, kamna, plynové sporáky,...).

• Oxid uhličitý (CO2) je bezbarvý plyn bez zápachu, který vzniká zejména

jako produkt metabolismu lidí a rostlin (v noci, kdy neprobíhá fotosyntéza), při spalování paliv ve zdrojích tepla a při vaření. Pro lidi není CO2 při běžných koncentracích nebezpečný, ale způsobuje únavu a pocit „vydýchaného vzduchu“.

• Vlhkost vzniká také v důsledku pobytu lidí (dýchání, pocení), ale hlavně jako produkt jejich činnosti (osobní hygiena, praní prádla, vaření, domácí práce, zalévání květin). Vysoké hodnoty relativní vlhkosti mohou vést ke kondenzaci páry na chladných konstrukcích, což vede k jejich poničení. Dále se ve vlhkém prostředí snadno množí plísně a mikroorganismy, jejichž přítomnost podporuje astma a způsobuje alergické reakce. Naopak nízká relativní vlhkost zapříčiňuje vysušování sliznic dýchacích cest a způsobuje dýchací potíže. Doporučené hodnoty relativní vlhkosti se pohybují mezi 30 až 70 %.

• Zápachy jsou produktem metabolismu lidí a domácích zvířat, dále se uvolňují z bytového zařízení a vznikají také při vaření. Přestože na lidské zdraví pravděpodobně nemají žádný vliv, mohou být zdrojem nepohody lidí jim vystavených.

• Prach je obecné pojmenování částic o průměru menším jak 500 μm. V domácím prostředí jsou jeho největším producentem lidé (odpadávání odumřelých buněk pokožky), část je uvolňována například z textilií a koberců a část pochází z atmosféry. Vysoká koncentrace prachu (zejména organického) způsobuje zvýšený výskyt roztočů. Je odpovědný za některé plicní nemoci a jeho přítomnost může vést k alergiím a astmatům.

• Ozón v domácnostech vzniká působením elektrických výbojů (např. v laserových tiskárnách a kopírkách). V těle lidí způsobuje tvorbu volných radikálů (má tedy karcinogenní účinky), jeho vdechováním se snižuje kapacita plic, narušuje se jejich funkce a může docházet k zánětlivým onemocněním.

17

• Formaldehyd je bezbarvý, štiplavě páchnoucí, jedovatý plyn. Do vzduchu uvnitř místností se dostává těkáním z polymerů, dřevotřískových desek a dalších stavebních materiálů a z lepidel. Má negativní vliv na lidské zdraví, může působit dráždivě, způsobovat astma, zánět průdušek a další obtíže.

• Prchavé organické složky (VOC) zahrnují množství chemických látek, které jsou podobně jako formaldehyd používány při výrobě stavebních materiálů, lepidel, nábytku a podobně. Vyznačují se silným zápachem (např. u nového nábytku) a mohou mít různě závažné dopady na lidské zdraví.

• Škodliviny z chemie používané v domácnosti patří k opomíjeným, ale zároveň jedněm z nejnebezpečnějších škodlivin vznikajících v domácnosti. Jedná se o různé chemické látky uvolňované z čisticích a dezinfekčních prostředků, osvěžovačů vzduchu a podobně. Jejich používáním se zvyšuje riziko vzniku astmatu, alergií a dýchacích potíží.

2.1.2 Znečišťující látky z vnějšího prostředí Ruku v ruce se stále se zhoršujícím stavem životního prostředí jde pokles

kvality venkovního vzduchu, kterým vnitřní prostředí větráme. Obsah škodlivin ve venkovním vzduchu se liší na lokalitě, lidské činnosti probíhající v blízkosti a počasí. Je zřejmé, že například v horských oblastech je kvalita vzduchu podstatně na jiné úrovni než v centru měst. K nejdůležitějším škodlivinám, které jsou ve venkovním vzduchu obsaženy, patří:

• Škodliviny způsobené zemědělskou činností vznikají jako nechtěný

vedlejší produkt rostlinné i živočišné výroby zejména ve venkovských oblastech. Patří sem pyly, spory plísní, prach (např. z orby) a různé druhy zápachů. Vyšších koncentrací dosahují převážně přes letní období, kdy jsou pro zemědělskou činnost nejvhodnější podmínky. U některých lidí mohou vyvolávat alergické reakce, ale jinak vesměs nejsou zdraví nebezpečné. Závažnější zdravotní problémy mohou nastat při vystavení chemicky vyráběným látkám používaným v zemědělství, jako jsou různé druhy pesticidů, herbicidů a umělých hnojiv, které se z postřiků dostávají do vzduchu.

• Škodliviny z dopravy vznikají při spalování produktů ropného průmyslu v benzínových a dieselových motorech osobních a nákladních automobilů a následném vypouštění látek vzniklých při těchto procesech do atmosféry. I přes stále se zpřísňující emisní limity množství škodlivin z dopravy vypouštěných do ovzduší zaznamenává neustálý růst způsobený hlavně zvyšující se koncentrací dopravy. Nejhorší situace je ve větších městech, v blízkosti dálnic a rozsáhlých parkovacích ploch. Mezi polutanty vypouštěné do ovzduší v největším objemu patří CO, NOx, tuhé částice, aditiva přidávaná do paliv a další. V důsledku dlouhodobé expozice vzduchem o vysoké koncentraci takovýchto škodlivin může u lidí docházet k dýchacím obtížím, astmatu a dalším nemocem dýchacího ústrojí.

• Škodliviny z průmyslové činnosti zahrnují množství chemických látek, ale i tuhých částic a vláken. Nejvyšší kontaminace dosahují oblasti průmyslové aglomerace, okolí továren a závodů, tepelných elektráren a podobně. Šíření polutantů průmyslové činnosti probíhá do velkých vzdáleností a kromě zhoršení kvality vzduchu s sebou při velkých koncentracích nese také devastaci přírody. Pro státy Evropské unie platí přísné emisní limity. Mezi

18

hlavní znečišťující látky patří NOx, SO2, SO3, prchavé organické látky, těžké kovy, drobné částice a vlákny. Dopady na lidské zdraví jsou podobní jako u škodlivin z dopravy.

• Znečišťující látky vycházející ze zemního podloží mohou v případě špatně provedené konstrukce podlahy v některých lokalitách prostupovat ze zemního podloží. Jedná se tedy o škodliviny v plynném skupenství. Hlavní škodlivinou bývá obvykle radon, který při větších koncentracích může způsobovat rakovinu plic, dále metan a vodní pára, které na lidské zdraví negativní vliv nemají, ale jejich prostup přes podlahu není žádoucí. Pronikání těchto škodlivin přes podlahovou konstrukci lze předejít vhodnými stavebními úpravami (kvalitní hydroizolace).

2.2 Legislativa týkající se větrání rodinných domů Česká legislativa a hygienické předpisy problematiku větrání rodinných domů

poněkud opomíjí. Je to vcelku logické, protože na rozdíl od pracovního prostředí, ve kterém jsou zaměstnanci odkázáni na podmínky vytvořené zaměstnavatelem, jsou obyvatelé rodinných domů svými pány a mohou si vytvořit stav vnitřního prostředí, který jim vyhovuje. Doporučené hodnoty intenzity výměny vzduchu ve vnitřním prostředí udávají například norma ČSN 73 0540-2/2002 - Tepelná ochrana budov [26] a směrnice Společnosti pro techniku prostředí STP-OS4/č.1/2005 – Optimální přípustné mikroklimatické podmínky pro obytné prostředí [25].

2.2.1 ČSN 73 0540-2/2002 - Tepelná ochrana budov Rozlišuje požadavky na intenzitu větrání podle toho, zda je místnost užívána či

nikoli: • Intenzita výměny vzduchu v neužívané místnosti

V době, kdy místnost není užívána, doporučuje nejnižší intenzitu výměny vzduchu v místnosti nmin [h-1] takovou, aby splňovala podmínku:

n���,� ≤ n��� (1) kde je: � ��,� doporučená nejnižší intenzita výměny vzduchu v místnosti pro dobu,

kdy není místnost užívána [ℎ−1] � �� nejnižší intenzita výměny vzduchu v místnosti [ℎ−1]

Pro běžné podmínky platí: � ��,� = 0,1 ℎ−1. • Intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti

V době, kdy je místnost užívána, se požaduje intenzita výměny vzduchu v místnosti nn [h-1] taková, aby splňovala podmínku:

n� ≤ n� ≤ 1,5 ∙ n� (2)

kde je: � � požadovaná intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti [ℎ−1]

� � intenzita výměny vzduchu v místnosti [ℎ−1]

19

Požadovaná intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti je přepočtená

z minimálního množství potřebného čerstvého vzduchu stanoveného ve zvláštních předpisech. Pro obytné budovy se hodnota nN obvykle pohybuje v intervalu od 0,3 do 0,6 h-1, popřípadě vyšší z důvodu hygienických předpisů. Minimální množství větracího vzduchu na osobu je 25 m3/h.

2.2.2 Směrnice STP-OS4/č.1/2005 Tato směrnice vydaná Společností pro techniku prostředí doporučuje zajistit

násobnost výměny vzduchu obytných místností v rozmezí 0,4 až 0,8 h-1, kdy menší hodnota platí pro větrání čistým venkovním vzduchem a hodnota větší pro větrání vzduchem znečištěným. Způsob posouzení znečištění vzduchu zde však není definován.

2.3 Minimální přívod čerstvého vzduchu na osobu Průměrný Evropan stráví zhruba 85% svého života ve vnitřním prostředí,

z čehož největší část připadá na pobyt ve svém bydlišti. Kvalita dýchaného vzduchu a obsah škodlivin v něm mají velký vliv na psychický a fyzický stav obyvatel a z toho vyplývá nutnost přívodu čerstvého vzduchu.

Nejčastěji hodnocenou škodlivinou ve vnitřním prostředí je CO2, protože ji kromě odérů vnímá člověk nejvíce. Jeho koncentrace ve venkovním vzduchu se kontinuálně zvyšuje a v dnešní době lze jako průměrnou hodnotu uvažovat 370 ppm. Jako doporučená hodnota koncentrace CO2 ve vnitřním prostředí se bere 1000 ppm. Průměrný člověk vykonávající běžnou činnost vyprodukuje dle normy ČSN EN 15251 [27] cca 19 l CO2 za hodinu, z čehož vyplývá požadovaný průtok čerstvého vzduchu:

�̇���,�� =19

1 − 0,37=̇ 30 �3 ∙ ℎ−1 ∙ ��−1 (3)

Podle Humma [3] lze pro osoby adaptované na sníženou kvalitu vzduchu ve

vnitřním prostředí uvažovat jako vyhovující hodnotu koncentrace CO2 1500 ppm. Tím se sníží i minimální množství přiváděného vzduchu na osobu:

�� ��,�� = 191,5 − 0,37 =� 17 �# ∙ ℎ$% ∙ ��$% (4)

Snížení průtoku čerstvého vzduchu do domu má sice za následek pokles

tepelných ztrát větráním, ale při rovnotlakém větrání může docházet k nedostatečnému odvětrání místností s odpadním vzduchem (kuchyň, koupelna, WC), který obsahuje velké množství vlhkosti. Její nedostatečný odvod pak může vést ke kondenzaci na chladných konstrukcích, potažmo jejich potenciálnímu poničení a tvorbě plísní. K eliminaci tohoto problému se používá nárazové zvýšení výkonu odsávacích zařízení.

20

2.4 Zkušenosti s větráním domů v ČR V dřívějších dobách se k vytápění používaly krby a kamna umístěné

v obytných místnostech a z nich byl do ohniště nasáván spalovací vzduch. Spolu s ním odcházely komínem i škodliviny v něm obsažené. V domě tím vznikl podtlak a způsobil průtok čerstvého venkovního vzduchu dovnitř infiltrací. Tím byla zajištěna dostatečná výměna vzduchu v místnostech. Později se však začaly více a více uplatňovat centrální vytápěcí systémy s vlastním přívodem spalovacího vzduchu, nebo systémy, které fungovaly na jiných principech než spalování. Ani to ale nebylo velkým problémem, protože výměna vzduchu byla zajištěna přirozenou infiltrací velmi netěsnými okny způsobenou účinkem větru a rozdílem teplot mezi venkovním a vnitřním prostředím. K nedostatečnému větrání začalo docházet až s příchodem moderních oken vybavených kvalitními kováními, díky kterým mají několikanásobně větší těsnost. Lidé jsou k udržení vyhovující kvality vzduchu ve vnitřním vzduchu nuceni okna často otevírat, což s sebou přináší řadu nevýhod. Jednak je k tomu nutný lidský zásah (což je v noci těžko proveditelné) a jednak přiváděný vzduch není možné nijak upravovat a může způsobovat tepelnou nepohodu. Navíc se tím ztrácí možnost zpětného získávání tepla z odváděného vzduchu. Proto byly vyvinuty sofistikovanější systémy nuceného větrání, které budou více rozebrány (včetně již zmíněného přirozeného větrání) v následující kapitole.

Na spokojenost obyvatel větraných objektů se stavem vnitřního mikroklimatu má velký vliv mimo jiné také relativní vlhkost vzduchu. V zimním období obsahuje venkovní vzduch velmi malé množství vodních par. Běžná hodnota relativní vlhkosti je okolo 70 %, což znamená při teplotě -5 °C měrnou vlhkost zhruba 2 g/kgs.v. Po přivedení tohoto vzduchu do vnitřního prostředí a jeho následném ohřátí na 20 °C dojde k poklesu relativní vlhkosti na hodnoty okolo 12 %. Pokud ve vnitřním prostředí nejsou dostatečné zdroje vlhkosti, dojde při trvalém větrání k poklesu relativní vlhkosti vzduchu na velmi nízké hodnoty. Je tedy třeba zajistit takovou intenzitu výměny vzduchu, aby koncentrace CO2 byla na přijatelné úrovni, ale zároveň aby nedocházelo k přílišnému vysoušení vnitřního prostředí. Podle Jindráka [24] je dle zkušeností uživatelů optimální průměrná hodnota intenzity výměny vzduchu v rámci budovy pouze cca 0,12 až 0,18 hod-1.

21

3 Způsoby větrání V současné době existuje celá řada větracích systémů, které zabezpečují

výměnu vzduchu v obytných budovách za venkovní. Každý má své konkrétní výhody a nevýhody a jeho použitelnost je ovlivněna mnoha faktory. Všechny systémy však musí spolehlivě sloužit jako zdroj kyslíku pro obyvatele a jako prostředek snižování koncentrací škodlivin ve vnitřním prostředí. Další funkcí těchto systémů může být chlazení v letním období a přívod kyslíku do spalovacích zařízení. Výměna vzduchu v obytných prostorech se děje na základě tlakových diferencí mezi vnitřním a venkovním prostředím, které mohou být vyvolány různými způsoby, a podle toho dělíme větrací systémy na:

• Přirozené

• Nucené

• Hybridní

3.1 Přirozené větrání V mírném klimatickém pásmu (kde se nachází i Česká Republika) je přirozené

větrání nejběžnějším způsobem výměny vzduchu v obytných budovách za vzduch venkovní. Tento způsob větrání využívá dvě hnací síly – rozdíl teplot vzduchu uvnitř a vně větrané budovy a účinek větru. Tyto hnací síly se v čase značně mění a regulovat intenzitu výměny vzduchu je tedy obtížné.

Pro tlakovou diferenci způsobenou rozdílnými teplotami vzduchu uvnitř a vně domu platí, že je-li vnitřní teplota vyšší než venkovní, vytvoří se v horní části budovy přetlak a v dolní části podtlak. Obě části jsou od sebe odděleny neutrální rovinou (místo nulové tlakové diference).

Obr. 1 Tlakové rozdíly na stěnách budovy vlivem rozdílných hustot vzduchu, převzato z [5]

V libovolné vzdálenosti h od neutrální roviny lze potom vypočítat rozdíl tlaků:

∆( = ℎ ∙ ()* − )�) ∙ + ,-./ (5)

Kde je: )* hustota vnějšího vzduchu [0+ ∙ �−3] )� hustota vnitřního vzduchu [0+ ∙ �−3] + gravitační zrychlení [� ∙ �−2]

22

Pokud je budova vystavena působení větru, dojde k tomu, že na návětrné straně se vytvoří přetlak a naopak na straně závětrné podtlak.

Obr. 2 Tlakové rozdíly na stěnách budovy vlivem větru, převzato z [5]

Velikost přetlaku nebo podtlaku na stěnu budovy je přímo úměrná

dynamickému tlaku proudícího vzduchu pd:

∆( = 1 ∙ (2 = 1 ∙ 34

2 ∙ )* ,-./ (6)

Kde je: 1 aerodynamický součinitel [−] 3 rychlost proudění větru [� ∙ �−1] )6 hustota vnějšího vzduchu [0+ ∙ �3]

Aerodynamický součinitel vyjadřuje míru přeměny kinetické energie větru na

tlakovou. Jeho velikost je ovlivněna směrem proudění větru, jeho rychlostí, tvarem a polohou daného místa na budově a dalšími faktory. Určení jeho hodnoty je komplikované a provádí se experimentálním měřením. Pro běžné výpočty se uvažují průměrné hodnoty pro návětrnou a závětrnou stranu.

Za běžných podmínek je obvykle tlaková diference na stěnách budovy způsobena současně rozdílem teplot i účinkem větru.

Obr. 3 Tlakové rozdíly na stěnách budovy vlivem větru a rozdílu teplot, převzato z [5]

23

Přirozené větrání dělíme na: • Infiltraci

• Větrání okny (provětrávání)

• Šachtové větrání

• Aeraci

U rodinných domů se nejčastěji vyskytuje přirozené větrání infiltrací a otevíráním oken. Dle Székyové [2] však infiltraci nelze považovat za plnohodnotný větrací systém, protože neumožňuje regulaci a z hlediska výskytu a intenzity výměny vzduchu se jedná o nestálý způsob větrání. Šachtové větrání a aerace se u rodinných domů běžně nepoužívají, proto se jimi dále nebudeme zabývat.

3.1.1 Infiltrace Díky existenci tlakových diferencí mezi vnějším a vnitřním prostředím dochází

k průtoku vzduchu spárami oken a dveří, póry stěn a dalšími jinými netěsnostmi v obvodových konstrukcích. Celkový průtok vzduchu Vi danou místností nebo budovou je potom dán vztahem:

�� = 7(� ∙ 8) ∙ ∆(9,:; ,�#/ (7)

Kde je: � součinitel spárové provzdušnosti [�2 ∙ �−1 ∙ -.−0,67] 8 délka spáry [�] <( působící tlaková diference [-.]

Velikost tlakových diferencí je závislá zejména na klimatických podmínkách (teplota vzduchu uvnitř vytápěného domu se během roku příliš nemění). K největším výměnám vzduchu dochází v zimě. V rámci energetických úspor jsou do rodinných domů často instalovány velmi dobře těsnící okna (obvykle plastová) s malými hodnotami součinitele spárové provzdušnosti. Při běžném užívání těchto objektů pak dochází k tomu, že přirozená výměna vzduchu je nedostatečná. To vede k hromadění škodlivin ve vzduchu a zhoršování pohody prostředí. Obyvatelé jsou pak nuceni často otevírat okna, což neumožňuje řídit množství větracího vzduchu, rekuperaci tepelné energie a také je to poněkud nekomfortní. Princip větrání okny (provětrávání) je popsán v následující kapitole.

3.1.2 Větrání okny (provětrávání) Větrání okny je nejrozšířenějším způsobem přirozeného větrání u rodinných

domů. Vzduch proudí z vnějšího prostředí dovnitř a naopak stejným otvorem (různě velkým podle stupně otevření okna). Množství proudícího vzduchu je ovlivněno velikostí tohoto otvoru a velikostí tlakových diferencí podobně jako u infiltrace. Přiváděný vzduch nelze nijak upravovat ani využívat tepelnou energii z odváděného odpadního vzduchu. Z hlediska energetické hospodárnosti je nejlepší časté otevírání celého okna na krátké časové intervaly k dostatečné výměně vzduchu v místnosti. V letním období, kdy jsou tlakové diference mezi vnějším a vnitřním prostředím malé, je nutné intervaly otevření oken prodloužit.

24

Obr. 4 Tlakové rozdíly v okenním otvoru vyvolané gravitací a příčné větrání vyvolané větrem

Přivádění neupraveného venkovního vzduchu do obytných místností může

vést hlavně v zimě ke zhoršení tepelné pohody prostředí. Kromě toho bývá problémem také hluk z vnějšího prostředí (v průmyslových oblastech a v blízkosti frekventovaných komunikací), před kterým otevřená okna nejsou schopna osoby ve vnitřním prostředí nijak chránit.

Většina výrobců moderních systémů okenních kování umožňuje nastavit okno do tzv. čtvrté polohy známé jako mikroventilace nebo škvírové větrání. Okenní křídlo je v této poloze uzavřeno a fixováno, ale není úplně dotlačeno k těsnícím profilům. Tím dojde ke vzniku malé netěsnosti po celém obvodu okna, potažmo se zvětší součinitel spárové provzdušnosti a zvýší se tak i výměna vzduchu infiltrací (na rozdíl od infiltrace popsané v kapitole 3.1.1 však tentokrát v závislosti na vůli uživatele). Současně ale dojde k tomu, že protihluková izolační schopnost oken se sníží.

Podobně jako mikroventilace využívají cíleně zvýšené infiltrace i další větrací systémy oken. Patří sem větrání pomocí speciálních těsnění, labyrintu v profilu nebo různé systémy využívající větracích lišt. Jejich používání v praxi sice zajistí vyšší intenzitu výměny vzduchu v místnosti i při zavřených oknech a bez nutnosti ovládání uživatelem, ale nevyhnutelně také vede k podstatnému nárůstu tepelných ztrát větráním. Z energetického hlediska se tedy jedná o systémy nevýhodné.

Obr. 5 Příklady úprav oken pro větrání (vlevo štěrbina vložená do okenního křídla, uprostřed servomotorem ovládané okenní křídlo, vpravo mikroventilace), převzato z www.tzb-info.cz [28]

25

3.2 Nucené větrání Systémy nuceného větrání nabízejí mnohem lepší kontrolu nad rychlostí

výměny vzduchu v místnostech než systémy přirozeného větrání. Počáteční investiční náklady jsou však vyšší a k jejich provozu je nutná elektrická energie (pro pohon ventilátorů). Tato hlavní negativa však bývají obvykle vyvážena menší tepelnou ztrátou větráním a lepší kvalitou a vlastnostmi vnitřního vzduchu.

Tlak vyvolaný ventilátorem slouží k pokrytí tlakových ztrát větrací soustavy a také k tomu, aby vzduch vystupující z přiváděcích výustek měl požadovanou rychlost. Díky tomu lze do systému zařadit prvky pro úpravu vzduchu, jako jsou filtry, tepelné výměníky, ohřívače a chladiče a podobně.

Poměr objemových toků přiváděného a odváděného vzduchu může být větší, menší, nebo roven jedné a bývá označovaný jako součinitel větrací rovnováhy ɛ:

ɛ = ��>��� ,−/ (8)

Kde je: �̇( objemový tok přiváděného vzduchu [�3 ∙ �−1] �̇� objemový tok odváděného vzduchu [�3 ∙ �−1] Podle hodnoty součinitele ɛ lze systémy nuceného větrání rozdělit na:

• Podtlakové (ɛ < 1)

• Přetlakové (ɛ > 1)

• Rovnotlaké (ɛ = 1)

Systémy nuceného větrání lze také rozdělit podle toho, zda ventilátor přivádí, respektive odvádí vzduch pouze z jedné místnosti (pak se jedná o větrání lokální), nebo zda je pomocí stejného ventilátoru vzduch rozváděn vzduchovody po více místnostech (větrání centrální).

Podle Tywoniaka [4] se u staveb pro bydlení používají tři typy nucených

větracích systémů. Jedná se o: • Větrání s nuceným odvodem vzduchu

• Nucené větrání s centrálním přívodem i odvodem vzduchu

• Decentralizované jednotky s přívodem i odvodem vzduchu

3.2.1 Větrání s nuceným odvodem vzduchu Přívod vzduchu u tohoto systému větrání je realizován pomocí speciálních

prvků, instalovaných v obvodových stěnách místností, do kterých je potřeba přivádět čerstvý vzduch (ložnice, dětské pokoje, pracovny, obývací pokoje, a podobně). Těmito prvky mohou být například různé typy ventilů nebo speciální otvory v okenních rámech a roletových boxech. Díky nim lze do každé místnosti přivádět požadované množství větracího vzduchu. Je nutné, aby vnitřní prostředí dobře chránily od venkovního hluku, prachu, hmyzu a dešťové vody.

Z místností, kde dochází k největší produkci škodlivin (WC, kuchyně, koupelny) je odpadní vzduch odváděn ven z budovy pomocí ventilátorů a tím se vytváří potřebný podtlak v budově oproti venkovnímu prostředí.

26

Obr. 6 Systém s nuceným odvodem vzduchu a prvek pro přívod venkovního vzduchu, převzato z www.nativa.biz [29]

Hlavními přednostmi tohoto větracího systému jsou nízká cena a relativně jednoduchá instalace. Naproti tomu Tywoniak [4] uvádí jeho dvě hlavní nevýhody:

a) vzduch přiváděný do interiéru má teplotu venkovního vzduchu, a jen při velmi pečlivém návrhu (správná výška umístění větracího prvku, s uvážením umístění otopných těles) je možné dosáhnout stavu, kdy rozložení teplot v místnosti bude zcela vyhovující

b) není možné využít zpětného získávání tepla z odpadního vzduchu

3.2.2 Nucené větrání s centrálním přívodem i odvodem vzduchu Přívod/odvod vzduchu do/z větraných místností je realizován pomocí jediné

centrální jednotky umístěné uvnitř domu. Čerstvý i odpadní vzduch je mezi jednotkou a větranými místnostmi distribuován vzduchotechnickým potrubím kruhového či obdélníkového průřezu.

Obr.7 Funkční schéma nuceného centrálního větracího systému, zdroj: www.dycham-zdrave.cz [30]

27

Odpadní vzduch je odsáván z koupelny, WC, a kuchyně a je přiváděn do vzduchotechnické jednotky. Zde může být vřazeno zařízení pro zpětné získávání tepla (rekuperační či regenerační výměník). Poté je vzduch odváděn mimo budovu. V rekuperačním výměníku je tepelná energie z odpadního vzduchu předávána venkovnímu vzduchu, který je poté přiváděn do obytných místností (ložnice, obývací pokoje, pracovny, dětské pokoje a podobně). K zajištění proudění vzduchu z pobytových místností k výustkám odpadního vzduchu se používají mezery pod dveřmi nebo speciální otvory ve zdech. Některé vzduchotechnické jednotky mohou být vybaveny různými prvky sloužícími k úpravě přiváděného vzduchu, jako jsou ohřívače (případně chladiče) a zvlhčovače. O překonání tlakových ztrát rozváděcího potrubí, výustek a vzduchotechnické jednotky se starají většinou dva radiální ventilátory.

Obr. 8 Princip funkce centrální VZT jednotky, převzato z materiálů firmy Stiebel-Eltron

V místnostech, ze kterých je vzduch odsáván, nebo do kterých je naopak

přiváděn, jsou na konci rozváděcího potrubí instalovány koncové prvky (výustky). Na trhu jich existuje obrovské množství různých designových i konstrukčních provedení. Mezi nejpoužívanější typy patří ventily, anemostaty, vířivé a štěrbinové výustky, dýzy a další. Většina výustek umožňuje nastavení místní tlakové ztráty a tím i množství protékajícího vzduchu, popřípadě dovoluje i směrování výtoku vzduchu.

Nucené větrání s centrálním přívodem i odvodem vzduchu je ze všech větracích systémů nejvýhodnější k zajištění stavu pohody prostředí. Další výhodou je to, že rekuperační výměníky používané u centrálních vzduchotechnických jednotek dosahují vysokých účinnosti zpětného získávání tepla a tím minimalizují tepelnou ztrátu větráním. Za hlavní nevýhody lze považovat větší investiční náklady oproti jiným větracím systémům a nutnost dostatečných prostorových dispozicí větraných objektů (pro vzduchotechnickou jednotku a rozvody). Z tohoto důvodu je nejvýhodnější systém instalovat u novostaveb, kdy je možné pro vzduchotechnické rozvody navrhnout vhodné uložení. Při rekonstrukcích starších budov jsou rozvody nejčastěji vedeny pod stropem a zakryty sádrokartonovým podhledem.

28

3.2.3 Decentralizované jednotky s přívodem i odvodem vzduchu Použití samostatných vzduchotechnických jednotek pro každou pobytovou

místnost je vhodné hlavně u rekonstrukcí, kde by mohly nastat problémy s uložením vzduchotechnických rozvodů. Další výhodou je vzájemná nezávislost jednotek, čehož se dá využít k účinnější regulaci a tím i úsporám. Pokud se například v některé z pobytových místností nenachází žádné osoby, není v nich potřeba větrat (za předpokladu, že zde nevznikají jiné škodliviny) a vzduchotechnické jednotky zde nemusí být v provozu. Každá z jednotek je řízena samostatně, impulsem pro sepnutí může být signál z různých čidel (pohybu, relativní vlhkosti, koncentrace CO2), časových spínačů a podobně.

Princip funkce je schematicky znázorněn na obrázku 9. Venkovní vzduch je

nasáván přes protidešťovou žaluzii a filtr ventilátorem, prochází rekuperačním výměníkem a je přiváděn do větrané místnosti, ze které je odváděn vzduch zatížený škodlivinami. Ten v rekuperačním výměníku předává část své tepelné energie vzduchu přiváděnému. Účinnost rekuperačních výměníku lokálních jednotek nedosahuje tak vysokých hodnot jako u jednotek centrálních, protože jejich rozměry a tedy i teplosměnná plocha jsou menší.

Obr. 9 Princip funkce lokální VZT jednotky, převzato z www.tzb-info.cz [31]

K hlavním nevýhodám tohoto větracího systému patří větší hlučnost, neideální

obrazy proudění vzduchu v místnosti a pro některé investory i těžko akceptovatelný design.

29

3.3 Hybridní větrání Hybridní větrací systémy využívají principů přirozeného i nuceného větrání

zároveň. Jejich snahou je využití předností obou těchto principů k tomu, aby výsledný větrací systém pracoval co nejefektivněji a zároveň zajišťoval dostatečnou kvalitu vzduchu ve vnitřním prostředí.

Systémy mohou zajišťovat konstantní výměnu vzduchu ve větraných místnostech, nebo mohou být řízeny podle aktuálních požadavků. Při přivádění konstantního množství větracího vzduchu však může dojít k tomu, že se v prostoru začnou hromadit škodliviny, nebo naopak bude větrání zbytečné (pokud ve větrané místnosti nebudou pobývat žádné osoby) a tím i energeticky neefektivní. Moderní systémy jsou proto vybaveny schopností regulovat množství přiváděného vzduchu podle aktuálních požadavků.

Hlavní principy hybridního větrání jsou: a) střídání přirozeného a nuceného větrání b) přirozené větrání s pomocným ventilátorem c) nucené větrání s podporou šachtového větrání a účinku větru

U rodinných domů je asi nejčastěji využívaným systémem hybridního větrání varianta b). K tomu, aby fungoval systém přirozeného větrání, je potřeba přírodních sil (účinek větru, teplotní gradient mezi vnějším a vnitřním prostředím). Pokud tlaková diference způsobená těmito silami dostačuje k požadované výměně vzduchu ve větraných místnostech, není systém nuceného větrání v provozu. Ten se spouští až v okamžiku, kdy výměna vzduchu dostatečná není, což vede k úsporám energie potřebné k pohonu ventilátorů. Do obytných místností je venkovní vzduch přiváděn speciálními prvky. Ty jsou schopny zajistit požadovaný průtok vzduchu, jehož množství je regulováno například v závislosti na koncentraci CO2 nebo relativní vlhkosti. Odváděcí výustky jsou napojeny na šachtu, ve které je umístěn pomocný ventilátor.

Obr. 10 Příklad prvku pro přívod vzduchu (větrací mřížka), převzato z www.cs.vidok.pl [32]

Hlavní nevýhodou tohoto větracího systému je nemožnost jakkoli upravit přiváděný vzduch. V zemích, kde venkovní teploty v zimním období dosahují hluboko pod bod mrazu (tedy i ČR), může vzduch přiváděný do vnitřního prostředí způsobovat tepelnou nepohodu. Z tohoto důvodu se u nás do rodinných domů příliš neinstaluje a oblíbený je spíše v zemích s mírnějším podnebím (přímořské státy a podobně).

30

4 Zařízení pro zpětné získávání tepla K předávání tepelné energie ze vzduchu odváděného odpadního vzduchu

přiváděnému slouží zařízení pro zpětné získávání tepla (dále ZZT). V něm dochází k ohřevu čerstvého přiváděného vzduchu, což zhospodárňuje provoz větracích zařízení. Většina systémů je schopna přenést pouze teplo citelné, některé ale umožňují i přenos tepla vázaného (tj. přenos vlhkosti).

4.1 Základní pojmy týkající se problematiky ZZT Problematika ZZT je velmi široký obor a pro její lepší porozumění dále budou

rozebrány alespoň nejdůležitější témata.

4.1.1 Účinnost výměníků Jedním z nejdůležitějších parametrů každého výměníku je jeho teplotní

účinnost @A, která udává, jak velkou část tepla obsaženého v odpadním vzduchu je výměník schopen předat vzduchu přiváděnému. Matematicky je teplotní účinnost vyjádřena podílem tepla skutečně přeneseného a maximálně získatelného:

@B = BCD$BCEBFE$BCE

,−/ (9)

Kde je: A61 teplota přiváděného vzduchu na vstupu do výměníku [°G] A62 teplota přiváděného vzduchu na výstupu z výměníku [°G] A�1 teplota odváděného vzduchu na vstupu do výměníku [°G]

V současnosti dosahují výměníky ve vzduchotechnických zařízeních hodnot teplotní účinnosti od 0,4 do 0,9 v závislosti na konstrukčním provedení a provozních podmínkách. Je třeba vzít v úvahu, že výrobci rekuperačních jednotek většinou v technických datech uvádějí maximálně dosažitelné hodnoty účinností. Tyto hodnoty jsou platné pouze pro ideální provozní podmínky. Pro provoz za běžných podmínek je třeba počítat s hodnotami nižšími.

Kromě přenosu tepla dochází v některých typech výměníků i k přenosu vlhkosti. To je velmi výhodné při větrání v zimním období, kdy je měrná vlhkost venkovního přiváděného vzduchu velmi malá a po jeho ohřátí na pokojovou teplotu dojde ke snížení relativní vlhkosti na příliš nízké hodnoty. Bez použití výměníků přenášejících vlhkost je vhodné přiváděný vzduch vlhčit, jinak by mohlo u pobývajících osob docházet k vysoušení sliznic dýchacího ústrojí. Matematicky je vlhkostní účinnost výměníku @H vyjádřena podobně jako účinnost teplotní:

@I = JCD$JCEJFE$JCE

,−/ (10)

Kde je: K61 měrná vlhkost přiváděného vzduchu na vstupu do výměníku [+ ∙ 0+�.H.−1 ]

K62 měrná vlhkost přiváděného vzduchu na výstupu z výměníku [+ ∙ 0+�.H.−1 ]

K�2 měrná vlhkost odváděného vzduchu na výstupu do výměníku [+ ∙ 0+�.H.−1 ]

31

Pro prostory s významnými tepelnými zisky (sluneční záření, metabolismus lidí, osvětlení, atd.) se často používá bilanční účinnost @M:

@N = A*4 − A*%A�� − A*%

,−/ (11)

Kde je: A62 teplota přiváděného vzduchu na výstupu z výměníku [°G] A61 teplota přiváděného vzduchu na vstupu do výměníku [°G] A�� teplota vzduchu v pracovní (pobytové) oblasti [°G]

Hodnota bilanční účinnosti je oproti hodnotě základní teplotní účinnosti pro běžné bytové stavby větší o 15 až 25 %. U průmyslových staveb s velkou tepelnou zátěží může být rozdíl i větší. Teoreticky je možné, aby bilanční účinnost byla větší než 100 %. V těchto případech je teplota přiváděného vzduchu vyšší než požadovaná a tento přebytek lze využít k pokrytí tepelných ztrát větraného objektu.

4.1.2 Energetická efektivnost rekuperace Energetická efektivnost rekuperace tepla vyjadřuje poměr mezi tepelným

výkonem získaným díky rekuperaci a elektrickým příkonem pro pohon ventilátorů.

6O = PO- ,−/ (12)

Kde je: PQ tepelný tok získaný rekuperací [R] - elektrický příkon ventilátorů [R]

Tato veličina má analogický význam jako topný faktor u tepelných čerpadel nebo chladící faktor u chladících zařízení. Její hodnota se pro běžné rekuperační jednotky při uvažování průměrné venkovní teploty okolo 4 °C pohybuje v intervalu 9 až 14. Při využití vázaného tepla (kondenzací vodní páry obsažené v odpadním vzduchu) lze dosáhnout hodnot ještě vyšších.

4.1.3 Ekonomická výhodnost a vhodnost použití ZZT U rodinných domů je před instalací zařízení pro zpětné získávání tepla vhodné

provést rozbor, zda se jeho instalace vyplatí. Při kalkulaci se vychází z předpokládané doby provozu větracího zařízení, tepelné účinnosti výměníku, entalpie odsávaného vzduchu (jeho teploty a vlhkosti), provozních vícenákladů na provoz větracího zařízení, ceny elektrické energie a energie na vytápění a investičních nákladů na systém. Ekonomicky nejvýhodnější je použití pro budovy s dlouhým nebo nepřetržitým provozem.

Nutnou podmínkou vhodnosti instalace větracího systému se ZZT je dostatečná vzduchotěsnost obálky budovy a tím i malá nežádoucí infiltrace venkovního vzduchu. Pro domy stavěné v nízkoenergetickém či pasivním standardu je použití systému nuceného větrání se ZZT takřka nutností, protože by bez něj jen těžko dosáhly hodnot roční měrné tepelné ztráty požadovaných normou ČSN 73 0540-2 [26].

32

4.1.4 Odvod kondenzátu Při nízkých teplotách venkovního vzduchu může nastat situace, že je odváděný

odpadní vzduch ve výměníku ochlazen pod teplotu rosného bodu a začne docházet ke kondenzaci vodních par v něm obsažených. K tomuto jevu dochází nejčastěji u deskových výměníků, které jsou do rekuperačních jednotek běžně instalovány. Kondenzát se tvoří na stěnách desek, odkud gravitačně stéká do spodní části výměníku, kde bývá instalována sběrná vana, nebo odvodňovací žlábek. Pokud jsou desky ve výměníku uspořádány vodorovně, je třeba, aby byl jejich spád směrem k místu odvodu kondenzátu minimálně 2 %. Ze sběrné nádržky kapalina volně odtéká přes sifon do kanalizačního potrubí.

U lokálních větracích jednotek se ZZT je odvod kondenzátu řešen nejčastěji vyústěním odtokové hadičky přímo do venkovního prostředí, protože napojení na kanalizační potrubí zpravidla nebývá možné.

S tvorbou kondenzátu vyvstává nebezpečí koroze, nicméně výměníky rekuperačních jednotek bývají většinou konstruovány z hliníku či plastů, které jsou přirozeně korozivzdorné. Při použití ocelových plechů jsou povrchy upravené většinou pozinkováním.

Obr. 11 Odvod kondenzátu, zdroj [33]

4.1.5 Ochrana proti námraze S tvorbou kondenzátu úzce souvisí problematika namrzání výměníků. Námraza

může vznikat při teplotách přiváděného venkovního vzduchu pod bodem mrazu, kdy zkondenzovaná vlhkost na straně odváděného vzduchu nestíhá stéct do odvodňovacího žlábku nebo sběrné vany a na stěně výměníku se tvoří ledová vrstva. To má za následek snížení prostupu tepla a tím i pokles teplotní účinnosti, zvýšení tlakových ztrát a v krajním případě může dojít i k mechanickému poškození výměníku. K tvorbě námrazy jsou nejnáchylnější protiproudé a křížové výměníky s vysokou účinností.

K roztání vytvořené námrazy může být u rekuperačních jednotek určených pro rodinné domy či byty použito několik principů:

• krátkodobé snížení průtoku venkovního vzduchu nebo jeho úplné uzavření

• elektrický předehřev venkovního vzduchu Je vhodné, aby systém protinámrazové ochrany pracoval automaticky bez

potřeby uživatelského řízení v závislosti na hodnotách teplot a vlhkostí měřených

33

pomocí čidel. Protinámrazová ochrana by měla být v provozu pouze po nezbytně dlouhou dobu z důvodu snížení účinnosti rekuperačního procesu. Výjimkou je zemní registr, který je naopak výhodné využívat dlouhodobě (bude podrobněji rozebrán v kapitole 5).

4.1.6 Provoz ZZT přes letní období V letním období, kdy je teplota venkovního vzduchu vyšší než teplota vzduchu

vnitřního, je funkce rekuperačního výměníku opačná než v zimě. Čerstvý vzduch je vzduchem odpadním částečně ochlazován a napomáhá udržet přijatelný stav tepelné pohody prostředí. Přes noc však venkovní teplota klesá pod teplotu vnitřní a předehřev přiváděného vzduchu je nevhodný. Pro tyto situace bývají větrací jednotky vybaveny většinou automaticky řízeným obtokem (bypassem), kdy venkovní vzduch neproudí přes tepelný výměník, ale je distribuován přímo do místností. Tím dochází k vychlazování vnitřního prostředí domu a stavební konstrukce jsou díky své tepelné kapacitě schopny udržet komfortní teplotu vnitřního vzduchu i přes den.

Pokud je použit zemní registr, venkovní vzduch přes den proudí přes něj, ochlazuje se a přes bypass je rozváděn do obytných místností.

Decentralizované a levnější modely centrálních větracích jednotek nebývají vybaveny bypassem a pro letní období mají výměnnou vložku, která se instaluje místo tepelného výměníku. Přes noc tak nedochází k nežádoucímu předehřevu venkovního vzduchu.

Často využívanou alternativou rekuperačních jednotek přes letní období je jejich úplné odstavení z provozu a větrání okny. Toto řešení je sice ekonomicky výhodné (nulová spotřeba elektrické energie na provoz větracího systému), ale zvýšením hluku a obsahu prachu v přiváděném vzduchu může dojít ke snížení komfortu.

4.1.7 Údržba a čištění Při běžném provozu většinou výměníky nevyžadují žádnou údržbu, protože

vzduch, který přes ně proudí, je filtrován. Někteří výrobci doporučují čištění v různě dlouhých časových intervalech, které je realizováno buď vysátím usazených nečistot, nebo vyjmutím výměníku z jednotky a jeho vymytí v mýdlové vodě. Pro provoz v extrémních podmínkách (velmi prašné či mastné prostory) je častá revize a čištění výměníku nutností. V rodinných domech však tato situace není obvyklá.

K eliminaci problému usazování nečistot jsou povrchy desek či lamel výměníků upraveny na co nejnižší drsnost. To zároveň vede ke snížení tlakových ztrát.

34

4.2 Běžně používané typy výměníků pro ZZT V této kapitole budou stručně popsány různé typy výměníků, které se používají

pro zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu ve větracích jednotkách. Klasifikace systémů ZZT:

a) Rekuperační • S přímou výměnou tepla

- Deskový výměník - Trubkový výměník

• Pomocí teplonosné látky - Lamelový výměník s kapalinovým okruhem - Tepelné trubice

b) Regenerační - Rotační výměník - Přepínací výměník

c) Tepelné čerpadlo

4.2.1 Deskový výměník Deskové výměníky jsou dnes nejběžněji používaným typem výměníků pro ZZT

ve větracích jednotkách pro byty, rodinné domy a menší provozovny. Teplosměnnou plochu tvoří tenké desky (ocelové, hliníkové, plastové), které jsou k sobě připojeny lepením, letováním či svařováním. Ke zvětšení teplosměnného povrchu a zvýšení hodnoty součinitele přestupu tepla bývají desky různě profilovány. Materiál desek by měl mít co nejvyšší tepelnou vodivost. Mezi deskami protékají střídavě proudy teplého a studeného vzduchu, přičemž je zamezeno jejich mísení.

Podle vzájemného směru průtoku obou proudů vzduchu se deskové výměníky dělí na křížové a protiproudé.

Tepelnou účinnost výměníku nejvíce ovlivňuje velikost teplosměnné plochy (potažmo rozměry výměníku). Spolu se zvětšujícími se rozměry výměníku však logicky roste i jeho cena a tlakové ztráty, a tak je vždy třeba najít optimální poměr. Limitujícím faktorem pro rozměry výměníků je také požadavek na kompaktnost větracích jednotek.

Speciálním typem jsou výměníky s membránami místo desek, které umožňují i přenos vlhkosti.

Obr. 12 Schéma křížového výměníku a protiproudého výměníku

35

4.2.2 Trubkový výměník Trubkové výměníky jsou principem funkce podobné jako výměníky deskové,

liší se konstrukčně. Teplosměnnou plochou je svazek trubek, které lze na vnitřní straně snadno čistit. Proto je využití tohoto typu výměníku vhodné do výrobních provozů s velkou produkcí nečistot, či pro odvod spalin. Teplosměnná plocha je mnohem menší než u deskových výměníků, proto je značně nižší i teplotní účinnost.

4.2.3 Lamelový výměník s kapalinovým okruhem U tohoto systému ZZT jsou oba proudy vzduchu zcela oddělené a každý z nich

proudí samostatným lamelovým výměníkem vzduch-kapalina. Propojení a přenos tepla zprostředkovává kapalina (například voda s nemrznoucí přísadou etylenglykolu) poháněná čerpadlem. Kolísání jejího objemu v důsledku výkyvů teploty je zachyceno expanzní nádobou.

Nespornou výhodou tohoto systému je možnost zapojit více výměníků na jeden kapalinový okruh, přičemž výměníky mohou být od sebe vzdáleny. Vylučuje se také jakákoliv možnost nechtěného promísení přiváděného a odpadního vzduchu. Jako nevýhodu oproti ostatním systémům je nutné považovat spotřebu elektrické energie na pohon kapalinového okruhu.

Obr. 13 Schéma lamelového výměníku s kapalinovým okruhem, zdroj [33]

4.2.4 Tepelné trubice Principem funkce tohoto typu tepelného výměníku je odpařování kapaliny

(chladiva) a následná kondenzace výparů uvnitř uzavřených vertikálně umístěných trubic. Spodní části trubic jsou umístěny v proudu odváděného vzduchu a odebírají mu teplo. Pro zvětšení teplosměnné plochy na straně vzduchu jsou trubice žebrované. Uvnitř trubic dochází k varu kapaliny a stoupání výparů nahoru, kde na stěnách ochlazovaných přiváděným vzduchem kondenzují. Zkondenzovaná kapalina gravitačně stéká po stěnách trubic zpátky do jejich spodních částí a cyklus se může kontinuálně opakovat. Kapalina musí být volena tak, aby její teplota varu byla nižší, než teplota odpadního vzduchu.

36

Obr. 14 Schéma tepelné trubice, převzato z www.tzb-info.cz [20]

4.2.5 Rotační výměník Rotační výměník patří mezi výměníky regenerační, které obsahují látku, do

které se teplo akumuluje a s níž jsou odpadní a přiváděný vzduch střídavě ve styku. Jejich hlavní výhodou je možnost přenášení vázaného tepla (vlhkosti), pokud je povrch akumulační látky hygroskopicky upraven.

Základem těchto výměníků je rotující buben, ve kterém je velké množství malých kanálků. Kolo je poháněno elektromotorem. Přes kanálky proudí v jedné polovině kola vzduch odpadní, v druhé polovině v opačném směru vzduch přiváděný. Ten je v kanálcích ohříván, případně i zvlhčován. V rozhraní proudů v dělící rovině bývá u většiny rotačních výměníků instalovaná tzv. čistící zóna (vyplachovací komora), která slouží k omezení pronikání odpadního vzduchu do vzduchu přiváděného.

4.2.6 Přepínací výměník Konstrukčně se od rotačních výměníků liší tím, že akumulační hmota je

stacionární a střídání proudů přiváděného a odpadního vzduchu zabezpečuje klapka. Délka přepínacího intervalu bývá v řádu několika desítek vteřin.

U kompaktních větracích jednotek se tento typ výměníku zpravidla kvůli velkým rozměrům nepoužívá.

Obr. 15 Schéma rotačního a přepínacího výměníku, zdroj [33]

Před přepnutím

Po přepnutí

Předávání tepla

Předávání tepla Akumulace tepla

Akumulace tepla

Čistící zóna

Čerstvý vzduch

Odpadní vzduch

37

4.2.6 Zařízení s tepelným čerpadlem Tyto systémy využívají pro ZZT chladící kompresorové zařízení, které se skládá

ze dvou tepelných výměníků (kondenzátor a výparník), kompresoru, expanzního ventilu a propojení uzavřeným chladivovým okruhem. Odpadní vzduch proudí přes výparník, kde předává svou tepelnou energii chladivu, které se odpařuje. Páry chladiva jsou nasávány kompresorem, ve kterém dojde ke zvýšení jejich tlaku a teploty a v kondenzátoru předávají teplo přiváděnému vzduchu. Po průchodu expanzním ventilem dojde k poklesu tlaku a teploty zkapalněného chladiva, které poté proudí opět do výparníku.

Podobně jako u tepelných trubic je nutné vybírat chladiva s teplotou varu blízkou teplotě odpadního vzduchu.

Ze všech typů zařízení pro ZZT je tepelné čerpadlo investičně i provozně nejdražší, a proto se používá spíše u budov s požadavkem klimatizace, kdy je chladící okruh doplněn o čtyřcestný přepínací ventil umožňující reverzní chod.

Obr. 16 Schéma tepelného čerpadla, převzato z www.bytyzebetin.cz [34]

38

5 Zemní výměník tepla Zemní výměník tepla (dále jen ZVT), známý také pod názvem zemní registr, je

potrubní systém uložený v nezámrzné hloubce v zemi, přes nějž je nasáván čerstvý vzduch prostřednictvím ventilátoru vzduchotechnické jednotky. Hloubka uložení potrubí je zhruba 2 m pod úrovní terénu. Z celoročního hlediska zde teplota prochází mnohem menšími výkyvy než teplota venkovního vzduchu.

V zimním období lze ZVT využít k předehřevu čerstvého vzduchu, což vede k úsporám energie na případný dohřev. Kromě toho plní ZVT funkci účinné protinámrazové ochrany zařízení pro zpětné získávání tepla. V létě naopak dochází ve výměníku k částečnému ochlazení horkého vzduchu, což vede k udržení příznivější teploty v obytných místnostech.

Využívat ZVT celoročně není výhodné. V zimním období je průměrná teplota zeminy v hloubce 2 m 4-8 °C a nasávat vzduch přes výměník tak má smysl až při teplotách menších než 0 °C. V létě je využíván pouze při vysokých teplotách venkovního vzduchu nad 25 °C. Při teplotách v intervalu 0-25 °C je čerstvý vzduch nasáván skrz fasádní prvek a zemina v okolí potrubí ZVT regeneruje. O přepínání mezi sáním z fasády či přes výměník se většinou stará klapka řízená automaticky podle teploty venkovního vzduchu.

Obr. 17 Nejběžnější zapojení ZVT, převzato z www.atrea.cz [35]

Obr. 18 Předpokládaný průběh teplot v půdě během roku, převzato z www.ekowatt.cz [36]

39

5.1 Konstrukce zemních výměníků tepla Z konstrukčního hlediska je ZVT velmi jednoduché a nenáročné zařízení. Jeho

činným prvkem je 20-40 m dlouhé potrubí o průměru 150-200 mm vyrobené z PVC nebo polypropylenu (běžné kanalizační potrubí), uložené 1,5-2 m hluboko pod úrovní terénu. Existuje několik možností pokládání potrubí:

a) Jednotrubkové b) Dvě polosmyčky c) Žebřinovité

Obr. 19 Možnosti uložení potrubí ZVT (jednotrubkové, dvě polosmyčky a dvě možnosti uložení žebřinovitého), převzato z www.tzb-info.cz [13]

Na začátku potrubí je zastřešená šachta, která slouží k nasávání vzduchu z venkovního prostředí a plní také funkci vstupního otvoru při revizích a čištění. Šachta by měla mít dostatečný přesah nad úroveň terénu, aby nedocházelo k zasypání sněhem, či zaplavování vodou při přívalových deštích. V létě vyvstává riziko tvorby kondenzátu, a proto musí mít potrubí ZVT po celé délce spád minimálně 1 %. Vzniklý kondenzát volně stéká do drenáže.

Před vstupem do ZVT je nutné osadit filtr, aby nedocházelo k zanášení potrubí nečistotami či vnikání hmyzu. Běžně používané jsou filtry tříd G4 a F7.

Kromě ZVT na principu přímého ohřevu (chlazení) vzduchu, existují také výměníky solankové, které teplo (chlad) ze zeminy předávají přiváděnému vzduchu v lamelovém výměníku. Ke své funkci potřebují oběhové čerpadlo, což zvyšuje provozní náklady. Tento systém se však obejde bez přepínací klapky, neboť nasává vzduch stále z venkovního prostředí přes fasádu. Kromě toho je lepší i z hygienického hlediska, neboť vzduchové ZVT mohou při kondenzaci vzdušné vlhkosti sloužit jako domov pro různé mikroorganismy. V dalším textu bude uvažován pouze systém vzduchového ZVT z důvodu jednoduchosti, nižší pořizovací ceny i menších provozních nákladů oproti výměníku solankovému.

ZVT lze využít jen u větrání s centrální jednotkou. U lokálních jednotek by musely být samostatné přepínací klapky pro každou jednotku a samotný rozvod od ZVT k jednotkám by byl složitý a drahý.

40

5.2 Předpokládané výstupní teploty ze ZVT Pro určení zvýšení teplotní účinnosti rekuperace předřazením ZVT je potřeba

určit teplotu vzduchu vstupujícího do rekuperační jednotky. Tato teplota se přibližně rovná výstupní teplotě ze zemního výměníku tepla. Určit tuto teplotu je však velmi složité, neboť závisí na mnoha faktorech. Podle Eberharda [18] jsou faktory zvyšující přenos tepla ze zeminy do vzduchu proudící ZVT následující: Tab. 1 Faktory zvyšující výstupní teplotu vzduchu ze ZVT

Ovlivňující faktory prostředí (zemina, klima)

Vysoká hustota zeminy

Dobré zhutnění zeminy Vysoký podíl jílu/hlíny Vysoká vlhkost zeminy Povrchová voda - průsak přes ZVT Vysoká hladina spodní vody Vysoký přenos slunečního tepla (na podzim) do zeminy Krátká perioda období chladu (tepla)

Ovlivňující faktory konstrukce ZVT

Nízká rychlost proudění vzduchu přes ZVT

Velká délka trubky Malý průměr trubky a více paralelních trubek Větší mezera mezi trubkami Velká hloubka uložení max. 6 m

Při dodržení obecných doporučení pro dimenzování ZVT (což není v rozsahu

této diplomové práce) lze v průměru počítat s teplotou vzduchu na výstupu z výměníku zhruba o 2 až 3 °C nižší, než je teplota zeminy v zimním období a o 2 °C vyšší než je teplota zeminy pro letní období. V tabulce 2 jsou pro ilustraci uvedené předpokládané teploty na výstupu z výměníku v zimním období pro různé konstrukční a provozní podmínky, v tabulce 3 jsou pak uvedeny tyto teploty pro období letní. Tyto hodnoty je nutné brát jako orientační, protože jsou značně závislé na řadě faktorů (viz tabulka 1). Tab. 2 Předpokládané teploty vzduchu na výstupu ze ZVT v zimě pro různé podmínky [18]

Teplota venkovního vzduchu [°C] -15 -9 -7 -4 -10 -15 -10 -20

Výstupní teplota vzduchu ze ZVT [°C] 2 3 4 5 2 1 2 0

Objemový průtok vzduchu [m3/hod] 200 140 160

Průměr potrubí [mm] 200 125 100

Délka [m] 23 42 40

Hloubka uložení potrubí [m] 1,7 1,5 1

Tab. 3 Předpokládané teploty vzduchu na výstupu ze ZVT v létě pro různé podmínky [18]

Teplota venkovního vzduchu [°C] 24 28 26 33 26 33

Výstupní teplota vzduchu ze ZVT [°C] 14 16 15 19 17 22

Objemový průtok vzduchu [m3/hod] 140 155 155

Průměr potrubí [mm] 125 100 100

Délka [m] 42 40 20

Hloubka uložení potrubí [m] 1,5 1 1

41

5.2.1 CFD simulace Pro ověření a upřesnění hodnot teploty vzduchu na výstupu ze ZVT byla pro

zimní období provedena CFD simulace ve výpočetním programu STAR-CCM+ od společnosti CD-adapco.

Z konstrukčního hlediska ZVT bylo zvoleno jednotrubkové uložení v celkové délce 30 m se třemi rovnými, stejně dlouhými úseky spojenými dvěma koleny. Potrubí má po celé délce konstantní průměr 200 mm a je hladké (odpovídá tedy běžně používaným kanalizačním potrubím).

Obr. 20 Model ZVT pro CFD simulaci

Výpočetní síť byla nastavena dostatečně jemná a navíc byl použit model

prizmatické vrstvy, čímž došlo ke zpřesnění výpočtu přestupu tepla ze stěny ZVT do proudícího vzduchu. Simulace se však neobešla bez zjednodušení nastavením konstantní teploty stěny potrubí na 5 °C. Skutečná teplota stěny výměníku bude po směru proudění vzduchu proměnná.

Simulace byla provedena pro konstantní průtok vzduchu 150 m3/hod při teplotách -15 °C, -10 °C, -5 °C a 0 °C. Získané teploty vzduchu na výstupu jsou v následující tabulce:

Tab. 4 Teploty vzduchu na výstupu ze ZVT získané simulací

Teplota vzduchu na vstupu do ZVT [°C] -15 -10 -5 0

Teplota vzduchu na výstupu ze ZVT [°C] 3,1 3,7 4,2 4,7

Při srovnání hodnot teploty vzduchu na výstupu z výměníku získaných

simulací (tabulka 4) a deklarovaných odborným článkem [18] (tabulka2) je vidět, že rozdíly jsou velmi malé. Lze tedy říci, že hodnoty jsou pravdivé a reálně dosažitelné a mohou být použity pro následující výpočty zvýšení účinnosti rekuperace větracích jednotek předřazením ZVT.

42

Obr. 21 Průběh teploty vzduchu v osovém řezu ZVT, vstupní teplota -15 °C

Z obrázku 21 je vidět, že k nejrychlejšímu ohřívání vzduchu dochází na jeho

počátku a postupně se zpomaluje. To je pochopitelné vzhledem k postupně se snižujícímu rozdílu mezi teplotou vzduchu a stěnou výměníku. V posledních metrech potrubí se již teplota téměř nemění a znamená to tedy, že další prodlužování výměníku za účelem získání vyšší teploty vystupujícího vzduchu takřka nemá smysl a naopak by mohlo být kontraproduktivní (vzrůst investičních nákladů a tlakových ztrát). Eberhard [13] uvádí, že prodloužení výměníku ze 30 m na 40 m přináší zvýšení teploty na výstupu z výměníku o 1 °C.

5.3 Zvýšení účinnosti rekuperace předřazením ZVT Pokud je ZVT přes zimu v provozu, dochází v něm k předehřevu vzduchu

vstupujícího do rekuperátoru, čímž se zvýší účinnost zpětného získávání tepla. Velikost tohoto zvýšení závisí zejména na základní tepelné účinnosti samostatného rekuperačního výměníku, přičemž platí, že čím menší je tato účinnost, tím větší je její zvýšení při využití ZVT. To zároveň znamená i větší energetický přínos a finanční úspory. V následující tabulce jsou uvedeny zvýšení účinnosti rekuperace a výstupní teploty ze zařízení pro ZZT pro předpokládaný ohřev vzduchu v ZVT dle tabulky 2 pro různé teploty přiváděného vzduchu základní teplotní účinnosti rekuperátorů. Při výpočtech byla uvažována teplota odváděného vzduchu 20 °C.

43

Tab. 5 Zvýšení teploty vzduchu na výstupu a zvýšení účinnosti rekuperace díky použití ZVT

-pro základní tepelnou účinnost rekuperátoru 60%: B

ez

ZV

T Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru [°C] -15 -9 -7 -4

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 6 8,4 9,2 10,4

Se Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru po předehřevu ve ZVT [°C]

2 3 4 5

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 12,8 13,2 13,6 14

Účinnost rekuperace [-] 0,79 0,77 0,76 0,75

-pro základní tepelnou účinnost rekuperátoru 70%:

Bez

Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru [°C] -15 -9 -7 -4

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 9,5 11,3 11,9 12,8

Se Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru po předehřevu ve ZVT [°C]

2 3 4 5

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 14,6 14,9 15,2 15,5

Účinnost rekuperace [-] 0,85 0,82 0,82 0,81

-pro základní tepelnou účinnost rekuperátoru 80%:

Bez

Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru [°C] -15 -9 -7 -4

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 13 14,2 14,6 15,2

Se Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru po předehřevu ve ZVT [°C]

2 3 4 5

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 16,4 16,6 16,8 17

Účinnost rekuperace [-] 0,9 0,88 0,88 0,88

-pro základní tepelnou účinnost rekuperátoru 90%:

Bez

Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru [°C] -15 -9 -7 -4

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 16,5 17,1 17,3 17,6

Se Z

VT

Teplota vzduchu na vstupu do rekuperátoru po předehřevu ve ZVT [°C]

2 3 4 5

Teplota vzduchu na výstupu z rekuperátoru [°C] 18,2 18,3 18,4 18,5

Účinnost rekuperace [-] 0,95 0,94 0,94 0,94

44

6 Návrh větracího systému rodinného domu

6.1. Popis objektu Objektem, do kterého bude navržen větrací systém se zpětným získáváním

tepla je dům vystavěný v nízkoenergetickém standardu, který se nachází v obci Kožušany nedaleko Olomouce. Jedná se o jednopatrovou budovu ve tvaru úzkého kvádru, v níž bydlí čtyřčlenná rodina (rodiče a dvě děti). Starší dítě je školního věku, mladší je ve věku předškolním a pečuje o něj matka, která je na mateřské dovolené. V domě se tím pádem stále vyskytují alespoň 2 osoby. Následující fotografie ilustrují skutečnou podobu objektu:

Obr. 22 Pohled na dům ze severní strany

Obr. 23 Pohled na dům z jižní strany

45

Obr. 24 Půdorys domu

46

V následující tabulce jsou uvedeny jednotlivé místnosti, včetně jejich účelu využívání, ploch a objemů vzduchu:

Tab. 6 Seznam místností v domě

Číslo Účel využívání Plocha [m2] Objem vzduchu [m3]

101 Technická místnost 2,43 6,45

102 WC 1,4 3,71

103 Koupelna 6,53 17,29

104 Zádveří 2,79 7,39

105 Chodba 21,81 57,79

106 Dětský pokoj 10,67 28,16

107 Ložnice 10,67 28,16

108 Dětský pokoj 10,67 28,16

109 Obývací pokoj + kuchyně 34,67 91,92

Celkově zastavená plocha: 121,3 m2

Celkový objem vzduchu v domě: 268,77 m3 Technická místnost a koupelna nejsou nijak odděleny, jak je vidět z obrázku 26,

a proto bude pro výpočty větrání uvažován objem vzduchu koupelny rovný součtu objemů místností 101 a 103. Výpočtová hodnota objemu koupelny je tedy 23,74 m3.

6.1.1 Systém vytápění domu Budova je vystavěna v nízkoenergetickém standardu a její tepelné ztráty jsou

malé. Jejich pokrytí zajišťuje nízkoteplotní podlahové vytápění a automatický kotel na biomasu (peletový), který se nachází v místnosti 109. O ohřev topné vody do okruhu podlahového vytápění se starají 3 zdroje tepla:

• Solární kolektory • Tepelný výměník v kotli na biomasu • Elektrokotel

Pro akumulaci tepla ze solárních kolektorů a kotle na biomasu je v systému zapojen zásobník teplé vody, který slouží i k ohřevu TUV.

Po většinu topné sezóny zajišťují dostatečný tepelný výkon kotel na biomasu se solárními kolektory, elektrokotel je v provozu jen při dlouhodobých teplotách hluboko pod bodem mrazu.

47

Obr. 25 Automatický kotel na pelety Obr. 26 Elektrokotel a akumulační nádrž

6.1.2 Současný stav větrání domu V současnosti je budova větrána takřka výhradně přirozeně. Výměna vzduchu

infiltrací dosahuje malých hodnot, hlavně díky instalaci kvalitních plastových oken. Při potřebě vyvětrat jsou uživatelé domu nuceni tyto okna otevřít a zajistit tak požadovanou výměnu vzduchu. Systém větrání okny byl popsán v kapitole 3.1.2, pro připomenutí zde budou uvedeny jeho hlavní nevýhody:

• Nemožnost regulovat množství a teplotu vstupujícího vzduchu • Výměna vzduchu je závislá na počasí • Nemožnost zpětného získávání tepla • Nutnost ovládání uživatelem • Přiváděný vzduch nelze filtrovat • Špatná ochrana proti venkovnímu hluku při otevřených oknech

Nuceným větráním je vybaveno pouze WC, kde je instalován odtahový ventilátor spínaný manuálně a kuchyně, kde je nad sporákem umístěna digestoř, která funguje jako cirkulační a spínaná je taktéž manuálně podle aktuální potřeby. Peletový kotel v obývacím pokoji má vlastní přívod spalovacího vzduchu, takže při provozu nezpůsobuje podtlak v budově a tím je zamezeno nechtěné infiltraci.

6.2 Výběr vhodných větracích jednotek s rekuperací tepla dostupných na českém trhu

Návrh větrání má být dle zadání diplomové práce proveden pro lokální i centrální větrací jednotky. Pro lepší srovnání byly po průzkumu nabídky prodejců vzduchotechniky vybrány dvě lokální a dvě centrální větrací jednotky s rekuperací tepla.

48

6.2.1 Centrální větrací jednotka DUPLEX 250 ECV firmy Atrea Firma Atrea s. r. o. je tradiční český výrobce vzduchotechnických jednotek

s rekuperací tepla. Sortiment je velmi široký, zahrnuje malé větrací jednotky určené pro rodinné domy a byty, ale i větší jednotky s průtoky několika tisíců m3/hod.

Pro větrání domu v Kožušanech byla z nabídky společnosti vybrána větrací jednotka DUPLEX 250 ECV jako nejvíce vyhovující požadavkům na provoz.

Obr. 27 Centrální větrací jednotka DUPLEX 250 ECV, převzato z materiálů firmy Atrea

Tab. 7 Technická data větrací jednotky DUPLEX 250 ECV, převzato z materiálů firmy Atrea

V tepelně izolované skříni větrací jednotky je vestavěn plastový protiproudý

rekuperační výměník s tepelnou účinností až 90 %, dva radiální ventilátory, filtr přívodního vzduchu, předfiltr odpadního vzduchu, automaticky řízená klapka bypassu, a regulační modul s připojovací svorkovnicí. Ventilátory jsou poháněny elektricky řízenými motory, což má podle výrobce tyto přednosti:

• snížení elektrického příkonu až o 60 % • automatická regulace na konstantní průtoky vzduchu i při proměnných

podmínkách • široký rozsah otáček ve čtrnácti stupních

49

O řízení jednotky se standardně stará vestavěná digitální regulace CP 01, která se stará o základní funkce jednotky a současně umožňuje řadu dalších vstupů a výstupů pro propojení jednotky s volitelnými čidly (CO2, PIR, vlhkost, apod.), či signály z jednotlivých místností. Jednotku je možno též řídit nadřazeným regulátorem CP 08 RD od firmy Atrea, nebo jakýmkoli systémem s analogovým výstupním signálem 0-10 V či protokolem ModBus a Ethernet.

Při potřebě horizontálních vzduchových vývodů z jednotky firma Atrea nabízí model DUPLEX 230 EC, který je takřka totožný, jako výše popsaný model s vertikálními vývody, pouze má o něco snížený maximální výkon.

6.2.2 Centrální větrací jednotka Sentinel Kinetic B firmy Vent-Axia Tuto jednotku vyrábí anglická firma Vent-Axia a na českém trhu ji má ve svém

sortimentu například firma Regulus spol. s. r. o. Svými technickými parametry je velice podobná jednotce DUPLEX 250 ECV, z

konstrukčního hlediska navíc dovoluje vyvedení vzduchovodů jak horizontálně, tak vertikálně, což Atrea řeší nabídkou 2 různých modelů jednotek. Kromě toho Sentinel Kinetic B nabízí i dvě varianty odvodu kondenzátu.

Obr. 28 Centrální větrací jednotka Sentinel Kinetic B, převzato z materiálů firmy Regulus

Možnosti řízení provozu jednotky jsou také velice podobné jako u jednotky od

firmy Atrea. Lze nastavit týdenní program, spínání či regulaci výkonu pomocí externích čidel, nebo pomocí nadřazeného regulátoru. Jednotka je též vybavena automaticky řízeným bypassem pro letní období.

Účinnost zpětného získávání tepla výrobce udává až 92 %, což je tedy zhruba stejná hodnota jako u jednotky Atrea. Pro zhospodárnění provozu jsou ventilátory také poháněny úspornými EC motory.

Sentinej Kinetic B je mnohem menší a skoro o polovinu lehčí než jednotka DUPLEX 250 ECV, což by mohla být výhoda při instalacích ve stísněných prostorech.

50

Tab. 8 Technická data větrací jednotky Sentinel Kinetic B, převzato z materiálů firmy Regulus

6.2.3 Lokální větrací jednotka DL 60 WR firmy Dimplex Výrobků v kategorii lokálních větracích jednotek s rekuperací tepla je na

českém trhu mnohem méně než jednotek centrálních, proto byl výběr dvou zástupců této kategorie poněkud problematičtější. Zvoleny byly při uvážení všech kladů a záporů jednotky DL 60 WR německé firmy Dimplex a několik modelů od firmy Vent-Axia (viz následující kapitola 6.2.4).

Jednotka DL 60 WR je vybavena dvěma energeticky úspornými motory pro pohon ventilátorů s maximálním příkonem 10 W a možností nastavit požadovaný průtok vzduchu ve čtyřech stupních. Proti zanášení křížového rekuperačního výměníku a pro zbavení přiváděného vzduchu od prachu jsou v jednotce umístěny dva filtry G4 (možnost nahradit filtry třídy F7). Účinnost rekuperace tepla je podle specifikací výrobce až 75 %, což je v kategorii lokálních větracích jednotek nadstandardní hodnota. Stejně tak i hladiny hluku jsou udávány relativně nízké.

Společnost Dimplex k větrací jednotce dodává regulátor umožňující nastavení požadovaného provozního režimu. Standardně jednotka pracuje v rovnotlakém režimu, přičemž lze průtok vzduchu nastavit ve čtyřech krocích, dále nabízí pouze odtahový nebo pouze přiváděcí režim. Na regulátoru nelze nastavit žádné automatické časové programy, při tomto požadavku je třeba použít nadřazený řídící systém.

Podle pokynů výrobce by měla být jednotka instalována co nejvýše, aby nehrozilo přímé ofukování lidí a současně byl nasáván teplý vzduch hromadící se pod stropem. Podle tloušťky stěny lze délku jednotky upravit pomocí nástavců. Teplotní rozmezí, ve kterém může být jednotka používána, výrobce udává -12 °C až 40 °C. Systém protinámrazové ochrany v projekčních podkladech není zmíněn.

51

Obr. 29 Lokální větrací jednotka Dimplex DL 60 WR, převzato z materiálů firmy Dimplex

Tab. 9 Provozní režimy větrací jednotky Dimplex DL 60 WR, převzato z materiálů firmy Dimplex

6.2.3 Lokální větrací jednotky firmy Vent-Axia Sortiment firmy Vent-Axia (potažmo Regulus v ČR) obsahuje několik typů

lokálních větracích jednotek s rekuperací tepla. Jedná se o výrobky různých výkonů a účelů. Pro rodinný domek, do kterého má být větrací systém navrhnut, jsou vhodné tyto jednotky: HR 25 L (pro větrání koupelny), HR 30 W (pro větrání pokojů 106, 107, 108) a HR 100 W (pro větrání obývacího pokoje a kuchyně).

Všechny výše uvedené jednotky mají některé společné rysy: obsahují pouze jeden motor, jehož výkon lze přepínat pouze ve dvou stupních a pracují v podtlakovém režimu. Kromě toho mají všechny při přepnutí na vysoký výkon poměrně velkou spotřebu elektrické energie a dosahují vyšší hlučnosti.

Účinnost rekuperace je výrobcem udávána až 70 % pro jednotky HR 30 W a HR 100W a 83 % pro jednotku HR 25 L.

Pro letní provoz může být výměník tepla z jednotky odstraněn a nahrazen přepážkou oddělující přiváděný a odpadní vzduch.

52

Tab. 10 Technická data jednotek Vent-Axia, převzato z materiálů firmy Regulus

Obr. 30 Lokální větrací jednotka HR 25 L, převzato z www.ventilace.cz [37]

Obr. 31 Lokální větrací jednotka HR 30 W a HR 100 W, převzato z www.ventilace.cz [37]

Jednotky HR 30 W a HR 100 W jsou navenek identické (viz obrázek 29), rozdíl je pouze ve výkonu instalovaných ventilátorů.

Regulace standardně dodávaná k jednotkám dovoluje pouze manuální přepínání mezi nízkým a vysokým průtokem vzduchu, žádné časové programy nejsou umožněny. Při potřebě řízení čidly, signálem od osvětlení nebo nadřazenou regulací musí být jednotky spínány pomocí relé.

Zásady pro instalaci jednotky jsou podobné jako v případě jednotky Dimplex DL 60 WR (tedy ji umístit pod stropem), přičemž k přizpůsobení tloušťce stěny slouží také nástavec s volitelnou délkou.

6.3 Předpokládaná obsazenost jednotlivých místnostíAby bylo možné určit objemy přiváděného vzduchu do jednotlivých místností a

spínání větrání pomocí čidel, bylo nutné lidmi v průběhu celého dne. Cykly byly navíc rozděleny pro přípvíkendového dne.

Graf 1 Předpokládaný počet osob v

Graf 2 Předpokládaný počet osob v

Graf 3 Předpokládaný počet osob v

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

53

á obsazenost jednotlivých místnostíAby bylo možné určit objemy přiváděného vzduchu do jednotlivých místností a

spínání větrání pomocí čidel, bylo nutné zvolit předpokládanou obsazenost pokojů průběhu celého dne. Cykly byly navíc rozděleny pro příp

Graf 1 Předpokládaný počet osob v místnosti 102 během všedního dne

Předpokládaný počet osob v místnosti 102 během víkendového dne

Graf 3 Předpokládaný počet osob v místnosti 103 během všedního dne

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

102 - WC (všední den)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

102 - WC (víkend)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

103 - Koupelna (všední den)

á obsazenost jednotlivých místností Aby bylo možné určit objemy přiváděného vzduchu do jednotlivých místností a

předpokládanou obsazenost pokojů průběhu celého dne. Cykly byly navíc rozděleny pro případ všedního a

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

Graf 4 Předpokládaný počet osob v

Graf 5 Předpokládaný počet osob v

Graf 6 Předpokládaný počet osob v

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

54

edpokládaný počet osob v místnosti 103 během víkendového dne

Graf 5 Předpokládaný počet osob v místnosti 106 během všedního dne

Graf 6 Předpokládaný počet osob v místnosti 106 během víkendového dne

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

103 - Koupelna (víkend)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

106 - Dětský pokoj (všední den)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

106 - Dětský pokoj (víkend)

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

Graf 7 Předpokládaný počet osob v

Graf 8 Předpokládaný počet osob v

Graf 9 Předpokládaný počet osob v

0

1

2

3

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

3

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

55

Graf 7 Předpokládaný počet osob v místnosti 107 během všedního dne

Graf 8 Předpokládaný počet osob v místnosti 107 během víkendového dne

Graf 9 Předpokládaný počet osob v místnosti 108 během všedního dne

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

107 - Ložnice (všední den)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

107 - Ložnice (víkend)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

108 - Dětský pokoj (všední den)

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

Graf 10 Předpokládaný počet osob v

Graf 11 Předpokládaný počet osob v

Graf 12 Předpokládaný počet osob v

0

1

2

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

109

0

1

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5

Po

čet

pří

tom

ný

ch o

sob

[-]

56

Graf 10 Předpokládaný počet osob v místnosti 108 během víkendového dne

ý počet osob v místnosti 109 během všedního dne

Graf 12 Předpokládaný počet osob v místnosti 109 během víkendového dne

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

108 - Dětský pokoj (víkend)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

109 - Obývací pokoj a kuchyně (všední den)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

109 - Obývací pokoj a kuchyně (víkend)

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

Provoz digestoře je uvažován následující:

Graf 13 Předpokládaný provoz digestoře během všedního dne

Graf 14 Předpokládaný provoz

6.4 Provozní režimy větráníPro možnost srovnání a výběru ideálního provozního režimu, který bude

zabezpečovat dostatečnou výměnu vzduchu a zároveň bude energeticky úspornýbyly zvoleny tři různé systémy zapojení a řízeníodlišnostem v zapojení a řízení mezi centrálními a lokálními větracími jednotkami byly režimy dále rozděleny na skupiny A (centrální) a B (lokální). Tab. 11 Přehled provozních režimů lokálních a centrálních jednotek

A

cen

trál

ní

A1 všední dny

víkendy

A2 všední dny

víkendy

A3 všední dny

víkendy

B

lok

áln

í

B1 všední dny

víkendy

B2

všední dny

víkendy

B3 všední dny

víkendy

0

1

2

0 1 2 3 4

Pro

vo

z [-

]

0

1

2

0 1 2 3 4

Pro

vo

z [-

]

57

Provoz digestoře je uvažován následující:

Graf 13 Předpokládaný provoz digestoře během všedního dne

Graf 14 Předpokládaný provoz digestoře během víkendového dne

Provozní režimy větrání Pro možnost srovnání a výběru ideálního provozního režimu, který bude

zabezpečovat dostatečnou výměnu vzduchu a zároveň bude energeticky úspornýbyly zvoleny tři různé systémy zapojení a řízení větracích jednotek.

zapojení a řízení mezi centrálními a lokálními větracími jednotkami byly režimy dále rozděleny na skupiny A (centrální) a B (lokální).

Tab. 11 Přehled provozních režimů lokálních a centrálních jednotek všední dny Neustálé větrání po celý den s nárazovým zvýšením výkonu signálem od

světla v koupelně a WC a od vypínače digestoře

všední dny Neustálé větrání pouze v noci, přes den jednotka spouštěna signálem z PIR čidel umístěných v místnostech 106, 107, 108 a 109

výkon signálem z PIR čidel v koupelně a WC a vypínače

všední dny Větrací jednotka spouštěna na základní výkon pouze signály zumístěných v místnostech 106, 107, 108 a 109, a

signály z PIR čidel v koupelně a WC a vypínačem digestoře všední dny Neustálé větrání po celý den s nárazovým zvýšením výkonu

v koupelně signálem od světla a jednotky v místnosti 109 vypínačem digestoře

všední dny PIR čidla umístěná ve všech místnostech s lokálními větracími

jednotkami (103, 106, 107, 108 a 109), režim neustálého větrání noc v místnostech 106, 107 a 108, přes den signály zv koupelně spínána na zvýšený výkon PIR čidlem, jednotka v

109 spouštěna na základní výkon PIR čidlem a na zvýšený výkon vypínačem digestoře

všední dny PIR čidla umístěná ve všech místnostech s lokálními větracími

jednotkami (103, 106, 107, 108 a 109), na základní výkon spouštěny PIR čidly jednotky v místnostech 106, 107, 108 a 109, na zvýšený výkon

jednotka v místnosti 103 a jednotka v místnosti 109 od vypínače digestoře

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Spouštění digestoře (všední den)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Spouštění digestoře (víkend)

Pro možnost srovnání a výběru ideálního provozního režimu, který bude zabezpečovat dostatečnou výměnu vzduchu a zároveň bude energeticky úsporný,

větracích jednotek. Kvůli zapojení a řízení mezi centrálními a lokálními větracími jednotkami

byly režimy dále rozděleny na skupiny A (centrální) a B (lokální).

nárazovým zvýšením výkonu signálem od koupelně a WC a od vypínače digestoře

noci, přes den jednotka spouštěna signálem stnostech 106, 107, 108 a 109 a na zvýšený

koupelně a WC a vypínačem digestoře

Větrací jednotka spouštěna na základní výkon pouze signály z PIR čidel místnostech 106, 107, 108 a 109, a na zvýšený výkon

koupelně a WC a vypínačem digestoře

nárazovým zvýšením výkonu jednotky místnosti 109 vypínačem

lokálními větracími jednotkami (103, 106, 107, 108 a 109), režim neustálého větrání přes

, přes den signály z PIR čidel. Jednotka výšený výkon PIR čidlem, jednotka v místnosti

109 spouštěna na základní výkon PIR čidlem a na zvýšený výkon

lokálními větracími na základní výkon spouštěny

místnostech 106, 107, 108 a 109, na zvýšený výkon místnosti 109 od vypínače

19

20

21

22

23

24

19

20

21

22

23

24

58

6.4.1 Skupina režimů A Regulátory centrálních větracích jednotek DUPLEX 250 ECV i Sentinel Kinetic B

nabízejí takřka stejné možnosti řízení provozu jednotek. Z tohoto důvodu budou všechny tři varianty provozu pro obě jednotky totožné. V následujících dvou tabulkách jsou navržené hodnoty průtoků přiváděného a odváděného vzduchu s příslušnými násobnostmi výměny vzduchu v rámci jednotlivých pokojů i celé budovy. Tab. 12 Výměny vzduchu při základním provozu centrálních jednotek

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 15 0,53 107 Ložnice 10,67 28,28 20 0,71 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 15 0,53 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 40 0,44

Celkem 66,68 176,7 90 0,51

Od

vád

ěný

vzd

uch

102 WC 1,4 3,71 10 2,7

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 30 1,26

109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 50 0,54 Celkem 45,03 119,3 90 0,75 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,33

Tab. 13 Výměny vzduchu při zvýšeném provozu centrálních jednotek

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 30,00 1,06 107 Ložnice 10,67 28,28 40,00 1,41 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 30,00 1,06 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 80,00 0,87

Celkem 66,68 176,7 180 1,02

Od

vád

ěný

vzd

uch

102 WC 1,4 3,71 20,00 5,39

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 60,00 2,53

109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 100,00 1,09 Celkem 45,03 119,3 180 1,51 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,67

6.4.1.1 Varianta A1 Tato varianta je základním provozním režimem doporučeným výrobcem.

Předpokládá neustálé větrání sosvětlení, či samostatného spínače v 102) a vypínače digestoře vz obyvatel domu vyskytuje vzvýšený výkon. Doba zpožděného doběhu je předpokládána 10 minut po ospouštěcího signálu.

Superpozicí spouštěcíchdenní průběh větracího výkonu jednotky:

Graf 15 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne

Graf 16 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu:

• všední den: 2691• víkendový den: 2835

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu• všední den: 0,42• víkendový den: 0,44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

59

Tato varianta je základním provozním režimem doporučeným výrobcem. Předpokládá neustálé větrání s nárazovým zvýšením výkonu signálem od

, či samostatného spínače v koupelně (místnost 103),pínače digestoře v místnosti 109. Je počítáno s tím, že pokud se některý

obyvatel domu vyskytuje v místnostech 102 nebo 103, pracujezvýšený výkon. Doba zpožděného doběhu je předpokládána 10 minut po o

Superpozicí spouštěcích signálů z WC, koupelny a od digestoře dostáváme denní průběh větracího výkonu jednotky:

Graf 15 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne

ný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu: všední den: 2691 m3 víkendový den: 2835 m3

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě: všední den: 0,42 víkendový den: 0,44

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (všední dny)

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (víkendy)

Tato varianta je základním provozním režimem doporučeným výrobcem. nárazovým zvýšením výkonu signálem od vypínače

, na WC (místnost tím, že pokud se některý

o 103, pracuje větrací systém na zvýšený výkon. Doba zpožděného doběhu je předpokládána 10 minut po odeznění

WC, koupelny a od digestoře dostáváme

Graf 15 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne, varianta A1

ný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne, varianta A1

18

19

20

21

22

23

24

18

19

20

21

22

23

24

6.4.1.2 Varianta A2 U této varianty bude systém obdobný jako v případě A1, ale bude doplněný o

senzory pohybu (PIR čidla) umístěnjednotka bude v neustálém provozu pouze va od 23:00 do 8:00 o víkendech)spínána signálem z PIR čidelbude spínána signálem zminut. Je počítáno s vyskytovat, bude svým pohybem provozu.

Graf 17 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne

Graf 18 Předpokládaný provoz centrální v

Porovnáním grafů pro varianty A1 a A2 lze zjistit, že provoz jednotky vyšel naprosto identický. Je to způsobeno tím, že podle předpokládané obsazenosti místností se v budově (v místnostech sosoba a tím uvádí jednotku do kontinuálního provozu.

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu:• všední den: 2691• víkendový den: 2835

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě:• všední den: 0,42• víkendový den: 0,44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

60

U této varianty bude systém obdobný jako v případě A1, ale bude doplněný o y pohybu (PIR čidla) umístěné ve všech větraných místnostech

neustálém provozu pouze v noci (od 22:00 do 7:00 ve všední dny 0 do 8:00 o víkendech), kdy pojede v základním režimu, přes den bude

PIR čidel se zpožděným doběhem 5 minut a na zvýšený režim bude spínána signálem z WC, koupelny a od digestoře se zpožděným doběhem 10

tím, že pokud se v místnostech s PIR čidlybude svým pohybem uvádět větrací jednotku

Graf 17 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne

Graf 18 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne, varianta A2

Porovnáním grafů pro varianty A1 a A2 lze zjistit, že provoz jednotky vyšel naprosto identický. Je to způsobeno tím, že podle předpokládané obsazenosti

budově (v místnostech s PIR čidly) vyskytuje stále alespoň jedna osoba a tím uvádí jednotku do kontinuálního provozu.

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu: všední den: 2691 m3 víkendový den: 2835 m3

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě: všední den: 0,42

: 0,44

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (všední dny)

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (víkendy)

U této varianty bude systém obdobný jako v případě A1, ale bude doplněný o ve všech větraných místnostech. Větrací

(od 22:00 do 7:00 ve všední dny základním režimu, přes den bude

5 minut a na zvýšený režim se zpožděným doběhem 10

PIR čidly bude někdo uvádět větrací jednotku do kontinuálního

Graf 17 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne, varianta A2

ětrací jednotky během víkendového dne, varianta A2

Porovnáním grafů pro varianty A1 a A2 lze zjistit, že provoz jednotky vyšel naprosto identický. Je to způsobeno tím, že podle předpokládané obsazenosti

yskytuje stále alespoň jedna

18

19

20

21

22

23

24

18

19

20

21

22

23

24

6.4.1.3 Varianta A3 Poslední variantou je spouštění větrací jednotky pouze na základě signálu

z PIR čidel. Ty budou umístěny vjednotek DUPLEX 250 ECV ani Sentinel Kinetic B nemají tolik vstupů, a protuto variantu nutné použít nadřazený řídící systém. Vhodná je například bezdrátová centrální regulace spárovat až s třiceti PIR čidly pro bezdrátovou komunikaci protokolem Oasis. Větrací jednotku poté regulace ovládá také bezdrátově pomocí RFDAC-71B s výstupem 0multifunkční a lze ji využ

Obr. 32 Bezdrátový regulátor RF Touch a spínací

PIR čidla v pokojích 106, 107,108 a 109 budou větrací jednotku spínat do

základního provozního režimu, do režimu zvýšeného bude uváděna čidly v koupelně a WC. Navíc bude do digestoře. Pro provoz přes noc bude uvažováno, že kdvakrát za hodinu. Zpožděný doběh jednotky bude předpokládán 10odeznění spouštěcího signálu.

Graf 19 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky běhe

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4 5

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u [

m3/h

od

]

61

Poslední variantou je spouštění větrací jednotky pouze na základě signálu PIR čidel. Ty budou umístěny v pokojích 102, 103, 106, 107, 108 a 109. Regulace

jednotek DUPLEX 250 ECV ani Sentinel Kinetic B nemají tolik vstupů, a protuto variantu nutné použít nadřazený řídící systém. Vhodná je například bezdrátová centrální regulace RF Touch od firmy ELKO EP s. r. o., kterou lze

PIR čidly pro bezdrátovou komunikaci protokolem Oasis. é regulace ovládá také bezdrátově pomocí analogového aktoru

výstupem 0-10 V od téže firmy. Výhodou je, že uvedená regulace je multifunkční a lze ji využít i k ovládání jiných zařízení v domě.

Bezdrátový regulátor RF Touch a spínací aktor RFDAC-71B, převzato z

PIR čidla v pokojích 106, 107,108 a 109 budou větrací jednotku spínat do základního provozního režimu, do režimu zvýšeného bude uváděna čidly

koupelně a WC. Navíc bude do režimu zvýšeného provozu spínána pdigestoře. Pro provoz přes noc bude uvažováno, že k sepnutí jednotky dojde

hodinu. Zpožděný doběh jednotky bude předpokládán 10odeznění spouštěcího signálu.

Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během všedního dne, varianta A3

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (všední dny)

Poslední variantou je spouštění větrací jednotky pouze na základě signálu pokojích 102, 103, 106, 107, 108 a 109. Regulace

jednotek DUPLEX 250 ECV ani Sentinel Kinetic B nemají tolik vstupů, a proto je pro tuto variantu nutné použít nadřazený řídící systém. Vhodná je například

RF Touch od firmy ELKO EP s. r. o., kterou lze PIR čidly pro bezdrátovou komunikaci protokolem Oasis.

analogového aktoru . Výhodou je, že uvedená regulace je

řevzato z www.elkoep.cz [38]

PIR čidla v pokojích 106, 107,108 a 109 budou větrací jednotku spínat do základního provozního režimu, do režimu zvýšeného bude uváděna čidly

spínána při spuštění sepnutí jednotky dojde

hodinu. Zpožděný doběh jednotky bude předpokládán 10 minut po

m všedního dne, varianta A3

19

20

21

22

23

24

Graf 20 Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne, varianta A3

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu:

• všední den: 2277• víkendový den: 2331

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu• všední den: 0,35• víkendový den: 0,36

6.4.2 Skupina režimů BJedná se o provozní režimy lokálních větracích jednotek. Pro možnost srovnání

vhodnosti instalace centrálního/lokálního větracího systému jsou režimy analogické s režimy A1, A2 a A3.

Režimy B1, B2 a B3 je však nutné zrozdělit na případy, kdy je počítáno sa na případy s předpokládanou instalací jednotek firmy Vent

Větrací jednotky budou umístěny vpřípad větrání jednotkami firmy Dimplex je počítájednotkou, s výjimkou místnosti 109, kde jsou zumístěny jednotky dvěmohlo by docházet při zvýšených průtocích kjednotkami Vent-Axia je uvažováno umístění modelu HR 25 L vHR 30 W pro každou z místnostíHR 100 W pro místnost 109. Pro místnost 102 (WC) je větráním stávajícím odtahovým ventilátorem.

Na rozdíl od větrání centrální jednotkou, kdy byl vzduch do jednotlivých místností buď pouze přiváděnjednotkami k přívodu i od

V následujících tabulkách jsou uvedeny průtoky přiváděného a odváděného vzduchu v jednotlivých místnostech pro základní a zvýšený provoz větracích jednotek.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4 5

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u [

m3/h

od

]

62

Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne, varianta A3

Celkové množství přivedeného a odvedeného vzduchu: 277 m3

víkendový den: 2331 m3 Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě:

všední den: 0,35 den: 0,36

6.4.2 Skupina režimů B Jedná se o provozní režimy lokálních větracích jednotek. Pro možnost srovnání

vhodnosti instalace centrálního/lokálního větracího systému jsou režimy režimy A1, A2 a A3.

žimy B1, B2 a B3 je však nutné z důvodů rozdílných průtoků vzduchu ještě rozdělit na případy, kdy je počítáno s instalací větrací jednotky Dimplex DL 60 WR

předpokládanou instalací jednotek firmy Vent-Axia. Větrací jednotky budou umístěny v místnostech 103, 106, 107, 108 a 109.

dnotkami firmy Dimplex je počítáno na každou místnost svýjimkou místnosti 109, kde jsou z důvodu většího objemu místnosti

umístěny jednotky dvě (pokud by zde byla instalována pouze jedna jednotka, mohlo by docházet při zvýšených průtocích k velké hlučnosti). V

Axia je uvažováno umístění modelu HR 25 L v koupelně,HR 30 W pro každou z místností 106, 107 a 108 a její výkonnější varianty

W pro místnost 109. Pro místnost 102 (WC) je uvažovánoodtahovým ventilátorem.

Na rozdíl od větrání centrální jednotkou, kdy byl vzduch do jednotlivých místností buď pouze přiváděn, nebo naopak odváděn, dochází při vět

i odvodu vzduchu zároveň. následujících tabulkách jsou uvedeny průtoky přiváděného a odváděného

jednotlivých místnostech pro základní a zvýšený provoz větracích

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Provoz větrací jednotky (víkendy)

Předpokládaný provoz centrální větrací jednotky během víkendového dne, varianta A3

Jedná se o provozní režimy lokálních větracích jednotek. Pro možnost srovnání vhodnosti instalace centrálního/lokálního větracího systému jsou režimy

důvodů rozdílných průtoků vzduchu ještě instalací větrací jednotky Dimplex DL 60 WR

Axia. místnostech 103, 106, 107, 108 a 109. Pro

no na každou místnost s jednou důvodu většího objemu místnosti

pouze jedna jednotka, . V případě větrání koupelně, jednotky

její výkonnější varianty uvažováno podtlakovým

Na rozdíl od větrání centrální jednotkou, kdy byl vzduch do jednotlivých při větrání lokálními

následujících tabulkách jsou uvedeny průtoky přiváděného a odváděného jednotlivých místnostech pro základní a zvýšený provoz větracích

19

20

21

22

23

24

63

Tab. 14 Výměny vzduchu při základním provozu jednotky Dimplex DL 60 WR

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

=

O

dvá

děn

ý vz

du

ch

103 Koupelna a

technická místnost 8,96 23,74 17 0,72

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 17 0,6 107 Ložnice 10,67 28,28 17 0,6 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 17 0,6

109 Obývací pokoj a

kuchyně 34,67 91,88 34 0,37

Celkem 75,64 200,45 102 0,51 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,38

Tab. 15 Výměny vzduchu při zvýšeném provozu jednotky Dimplex DL 60 WR

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

=

O

dvá

děn

ý vz

du

ch

103 Koupelna a

technická místnost 8,96 23,74 45 1,9

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06 107 Ložnice 10,67 28,28 30 1,06 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06

109 Obývací pokoj a

kuchyně 34,67 91,88 60 0,65

Celkem 75,64 200,45 195 0,97

Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,73

Tab. 16 Výměny vzduchu při základním provozu jednotek firmy Vent-Axia

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 7,8 0,33

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06 107 Ložnice 10,67 28,28 30 1,06 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 38 0,41

Celkem 75,64 200,45 135,8 0,68 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,51

Od

vád

ěný

vzd

uch

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 15,7 0,66

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 35 1,24 107 Ložnice 10,67 28,28 35 1,24 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 35 1,24 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 43 0,47

Celkem 75,64 200,45 163,7 0,82 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,61

64

Tab. 17 Výměny vzduchu při zvýšeném provozu jednotek firmy Vent-Axia

Místnost č.

Účel místnosti Plocha

[m2]

Objem místnosti

[m3]

Množství vzduchu [m3/hod]

Výměna vzduchu [hod-1]

Při

vád

ěný

vzd

uch

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 35,7 1,5

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06 107 Ložnice 10,67 28,28 30 1,06 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 30 1,06 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 69 0,75

Celkem 75,64 200,45 194,7 0,97 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,72

Od

vád

ěný

vzd

uch

103 Koupelna a technická

místnost 8,96 23,74 54,8 2,31

106 Dětský pokoj 10,67 28,28 35 1,24 107 Ložnice 10,67 28,28 35 1,24 108 Dětský pokoj 10,67 28,28 35 1,24 109 Obývací pokoj a kuchyně 34,67 91,88 77 0,84

Celkem 75,64 200,45 236,8 1,18 Výměna vzduchu v rámci celé budovy 0,88

Z tabulek 16 a 17 je patrné, že jednotky Vent-Axia přivádějí do místností méně vzduchu, než z nich odvádějí. Z tohoto důvodu vzniká v budově podtlak (potažmo nechtěná infiltrace). Při výpočtech celkové výměny vzduchu v budově bude v případě těchto jednotek počítáno s množstvím odváděného vzduchu, protože lze předpokládat, že díky infiltraci bude do budovy přivedeno stejné množství vzduchu jako vzduchu odváděného.

Kromě toho je z výše uvedených tabulek také patrné, že množství přiváděného a odváděného vzduchu do místností je mnohem větší než v případě jednotky Dimplex DL 60 WR. Je to způsobeno tím, že výkon větracích jednotek Vent-Axia lze řídit pouze ve dvou stupních.

65

6.4.2.1 Varianta B1 Analogicky s provozním režimem A1 využívá varianta B1 neustálého větrání

s nárazovým zvýšením výkonu. Toto zvýšení je uvažováno v koupelně (například signálem z vypínače osvětlení) a v místnosti 109 (sepnutím digestoře), přičemž se opět předpokládá, že pokud je někdo v koupelně přítomen, nebo je digestoř zapnuta, jednotky v těchto místnostech pracují ve zvýšeném provozním režimu. Zpožděný doběh je 10 minut. Pro přepínání mezi výkony jednotky slouží relé. Jednotky v místnostech 106, 107 a 108 pracují stále na základní průtok vzduchu (dle tabulek 13 a 15). Tab. 18 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, všední den, varianta B1

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

498 408 408 408 842 2564

Tab. 19 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, víkendový den, varianta B1

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

512 408 408 408 855 2591

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě:

• všední den: 0,40 • víkendový den: 0,40

Tab. 20 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, všední den, varianta B1

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 276 720 720 720 943 3379

Odváděný vzduch [m3/den] 502 840 840 840 1066 4088

Tab. 21 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, víkendový den, varianta B1

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 288 720 720 720 959 3407 Odváděný vzduch [m3/den] 518 840 840 840 1105 4143

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě (pro odváděný vzduch):

• všední den: 0,63 • víkendový den: 0,64

Graf 21 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během všedního dne, va

Graf 22 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během víkendového dne, varianta B1

Graf 23 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Vent-Axia během všedního dne, varianta B1

Graf 24 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Vent-Axia během víkendového dne, varianta B1

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

50

100

150

200

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5

Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

66

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během všedního dne, varianta B1

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během víkendového dne, varianta B1

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími ia během všedního dne, varianta B1

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími Axia během víkendového dne, varianta B1

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

18

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

18

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

Přiváděný

Odváděný

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

Přiváděný

Odváděný

67

6.4.2.2 Varianta B2 Varianta B2 je z provozního hlediska stejná jako varianta A2. Regulátory

lokálních jednotek však nejsou natolik sofistikované, aby na nich bylo možné požadovaný provozní režim nastavit a z tohoto důvodu je třeba jednotky ovládat nadřazeným řídícím systémem. Jako vhodná se jeví například kombinace regulátoru RF Touch (viz kapitola 6.4.1.3) s bezdrátovými aktory. PIR čidla je třeba u této varianty umístit v každém z větraných pokojů. Opět se předpokládá, že pokud se alespoň 1 osoba v těchto místnostech nachází, jsou zde větrací jednotky v provozu. Zpožděný doběh je uvažován 10 minut pro jednotky v obytných místnostech i pro koupelnu. Na zvýšený výkon jsou provozovány jednotka v koupelně a jednotky v místnosti 109 při sepnutí digestoře. Provoz jednotek v noci na základě nastaveného časového programu platí pouze pro místnosti 106, 107, 108. Tab. 22 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, všední den, varianta B2

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

185 221 162 221 502 1291

Tab. 23 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, víkendový den, varianta B2

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

194 204 179 247 583 1407

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě: • všední den: 0,20 • víkendový den: 0,22

Tab. 24 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, všední den, varianta B2

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 146 390 360 390 563 1849

Odváděný vzduch [m3/den] 225 455 420 455 636 2191 Tab. 25 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, víkendový den, varianta B2

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 154 360 315 435 655 1919

Odváděný vzduch [m3/den] 236 420 368 508 739 2271

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě (pro odváděný vzduch): • všední den: 0,34 • víkendový den: 0,35

Graf 25 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během všedního dne,

Graf 26 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během v

Graf 27 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Vent-Axia během všedního dne, varianta B

Graf 28 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Vent-Axia během v

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

68

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími během všedního dne, varianta B2

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími během víkendového dne, varianta B2

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími Axia během všedního dne, varianta B2

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími Axia během víkendového dne, varianta B2

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

18

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

Přiváděný

Odváděný

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkendy)

Přiváděný

Odváděný

69

6.4.2.3 Varianta B3 Zde je uvažováno spínání jednotek pouze signály z PIR čidel (analogicky

s variantou A3), která jsou umístěna ve všech místnostech s lokálními větracími jednotkami. U všech jednotek je předpokládáno spínání čidly na základní výkon, pouze pro místnost 103 na výkon zvýšený. Ten je uvažován také pro jednotky v místnosti 109 při zapnuté digestoři. Zpožděný doběh je 10 minut pro obytné místnosti i pro koupelnu. Přes noc je počítáno se spínáním každé půl hodiny.

Provoz jednotek bude takřka totožný s předpokládanou obsazeností jednotlivých místností lidmi, s výjimkou nočního intervalu. Množství přiváděného a odváděného vzduchu je shrnuto v následujících tabulkách: Tab. 26 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, všední den, varianta B3

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

185 136 98 129 502 1050

Tab. 27 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Dimplex, víkendový den, varianta B3

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch = Odváděný vzduch [m3/den]

194 102 102 151 583 1132

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě: • všední den: 0,16 • víkendový den: 0,18

Tab. 28 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, všední den, varianta B3

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 146 240 173 228 563 1350

Odváděný vzduch [m3/den] 225 280 201 266 636 1608 Tab. 29 Objemy přiváděného a odváděného vzduchu při větrání jednotkami Vent-Axia, víkendový den, varianta B3

Místnost č. 103 106 107 108 109 Celkem

Přiváděný vzduch [m3/den] 154 180 180 267 655 1436 Odváděný vzduch [m3/den] 236 210 210 312 739 1707

Průměrná denní násobnost výměny vzduchu v domě (pro odváděný vzduch): • všední den: 0,25 • víkendový den: 0,27

Graf 29 Předpokládané množství přiváděného a odvájednotkami Dimplex během všedního dne, varianta B3

Graf 30 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během víkendového dne, varianta B3

Graf 31 Předpokládané množjednotkami Vent-Axia během všedního dne, varianta B3

Graf 32 Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Vent-Axia během víkendového dne, varianta B3

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5Ob

jem

ov

ý t

ok

vzd

uch

u

[m3/h

od

]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

70

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během všedního dne, varianta B3

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími jednotkami Dimplex během víkendového dne, varianta B3

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími Axia během všedního dne, varianta B3

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími Axia během víkendového dne, varianta B3

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Denní čas [hod]

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

děného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

ství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

Předpokládané množství přiváděného a odváděného vzduchu lokálními větracími

18

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

18

19

20

21

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (všední dny)

Přiváděný

Odváděný

22

23

24

Přiváděný a odváděný vzduch lokálními jednotkami (víkend)

Přiváděný

Odváděný

71

6.5 Výpočet tlakových ztrát rozvodů vzduchu Aby bylo možné vyhodnotit množství elektrické energie potřebné na pohon

ventilátorů, je třeba nejprve určit tlakové ztráty potrubní sítě. Pro případ větrání lokálními jednotkami tento problém odpadá, neboť vzduch je distribuován bez vzduchovodů přímo do místností a příkon těchto jednotek je udáván výrobci pro konkrétní průtoky vzduchu.

Trasa rozvodů vzduchu pro větrání centrálními jednotkami je zřejmá z přiložené výkresové dokumentace (příloha 1). Vzduchovody přiváděného a odpadního vzduchu jsou tvořeny Spiro potrubím z pozinkovaného plechu, ze kterého jsou vyrobeny i tvarovky. Jako koncové prvky byly vybrány talířové ventily pro odtah, pro přívod slouží stěnové mřížky v místnostech 106, 107 a 108 s dýza v místnosti 109 (z důvodu většího dosahu proudu vzduchu a možnosti jeho směrování).

Obr. 33 Talířový odtahový ventil, stěnová mřížka, směrovatelná dýza se zvýšeným dosahem proudu pro místnost 109 a regulátory průtoku instalované do potrubí, převzato z www.elektrodesign.cz [39]

Vzduchovod venkovního přiváděného vzduchu je navržen z tepelně izolovaného hliníkového Flexo potrubí, aby nedocházelo ke kondenzaci vzdušné vlhkosti na jeho povrchu a nechtěnému ochlazování okolního vzduchu. Ostatní vývody z jednotky jsou tvořeny ohebným potrubím Sono s hlukovou izolací a v případě potrubí přiváděného a odpadního vzduchu se pod stropem napojují na horizontální rozvody ze Spiro potrubí.

Tlakové ztráty je třeba vypočítat zvlášť pro trasy přiváděného a odpadního vzduchu, protože v každé z těchto větví je distribuce vzduchu zajištěna samostatným ventilátorem.

V rozvodu přiváděného vzduchu bude mít největší tlakovou ztrátu větev vedoucí do pokoje 109 (kvůli své délce a velké místní tlakové ztrátě dýzy jako koncového prvku). V rozvodu odpadního vzduchu bude předpokládána největší tlaková ztráta ve větvi odvádějící vzduch z místnosti 109.

Výpočet byl proveden podle následujících vztahů:

∆(S = 7 Q ∙ 8 + 7 U ,-./ (13)

Kde je: ∆(S tlaková ztráta potrubní trasy ,-./ Q tlakový spád úseku potrubí (ztráta třením 1 m potrubí) [-. ∙ �$%] 8 délka úseku potrubí [m] Z tlaková ztráta místním odporem ,-./

72

Tlakový spád potrubí R je určen vztahem:

Q = VW ∙ )

2 ∙ 34 ,-. ∙ �$%/ (14)

Kde je: V součinitel tření ,−/ W průměr potrubí [m] ) hustota proudícího vzduchu , 0+ ∙ �$#/ w rychlost proudění vzduchu ,� ∙ �$%/ Součinitel tření V má funkční závislost na Reynoldsově čísle a poměrné drsnosti potrubí ɛ/W a jeho výpočet byl proveden podle empirického vztahu:

V =1,318

X8� Y ɛ3,7 ∙ W + 5,74

Q69,Z[\2 ,−/ (15)

Kde je: ɛ ekvivalentní drsnost stěn (pro pozinkovaný plech ɛ = 0,15) ,��/ W průměr potrubí ,��/ Q6 Reynoldsovo číslo ,−/ Tlaková ztráta místními odpory Z je určena vztahem:

U = 7 ] ∙ 34

2 ∙ ) ,-./ (16)

Kde je: ] součinitel místního odporu ,−/ w rychlost proudění vzduchu ,� ∙ �$%/ ) hustota proudícího vzduchu , 0+ ∙ �$#/

Hodnoty součinitelů místních odporů byly převzaty z nomogramů výrobců komponent potrubní sítě, nebo byly určeny s pomocí interaktivního výpočetního formuláře na internetové adrese www.qpro.cz. V této části výpočtu mohlo dojít k určitým nepřesnostem, protože některé hodnoty součinitelů místních odporů bylo nutné z nedostatku podkladů odhadovat.

Celkové tlakové ztráty v hlavních větvích přiváděného a odpadního vzduchu (větve s největšími předpokládanými tlakovými ztrátami) vyšly následující:

Tab. 30 Tlakové ztráty ve větvích přiváděného a odpadního vzduchu

Základní průtok (90 m3) Zvýšený průtok (180 m3) Větev přiváděného

vzduchu 20,6 Pa 79,7 Pa

Větev odpadního vzduchu 17,2 Pa 66,4 Pa

Tlakové ztráty třením i místními odpory jsou závislé na druhé mocnině rychlosti protékajícího vzduchu. Vzhledem k volbě velkých průměrů potrubí a zároveň i malého množství protékajícího vzduchu vyšly rychlosti proudění malé a to se odrazilo i v malých hodnotách celkových tlakových ztrát.

73

6.6 Posouzení efektivnosti zařízení pro ZZT Pro posouzení efektivnosti jednotlivých variant větracích systémů uvedených

v předchozí kapitole budou sloužit 2 kritéria: • ztráta tepla nuceným větráním za otopné období • spotřeba elektrické energie systému nuceného větrání za otopné období

6.6.1 Ztráta tepla nuceným větráním za otopné období Výpočet tepelných ztrát nuceným větráním bude počítán podle rovnice: P� = �� ∙ ^> ∙ (A� − A*4) ,0R/ (17)

Kde je: �� hmotnostní tok vzduchu ,0+ ∙ �$%/ ^> měrná tepelná kapacita vzduchu při konstantním tlaku ,0_ ∙ 0+$% ∙ `$%/ A� teplota vzduchu ve větrané místnosti ,`/ A*4 teplota přiváděného vzduchu na výstupu z rekuperačního výměníku ,`/

Návrhové hodnoty množství přiváděného a odváděného vzduchu jsou udávány jako objemové toky, pro které lze rovnici 17 přepsat ve tvaru:

P� =�� ∙ ) ∙ ^> ∙ (A� − A*4)

3600 ,0R/ (18)

Kde je: �� objemový tok vzduchu ,�# ∙ ℎ�W$%/ ) hustota vzduchu ,0+ ∙ �$#/ ^> měrná tepelná kapacita vzduchu při konstantním tlaku ,0_ ∙ 0+$% ∙ `$%/ A� teplota vzduchu ve větrané místnosti ,`/ A*4 teplota přiváděného vzduchu na výstupu z rekuperačního výměníku ,`/

Součin ρ ∙ cc má funkční závislost na teplot. Při uvažování konstantní hodnoty

t� = 20 °C a barometrického tlaku 100 kPA je tento součin roven přibližně 1,2. Jedinou neznámou veličinou v rovnici 18 je teplota přiváděného vzduchu na

výstupu z rekuperačního výměníku A*4. Při známých hodnotách teplotní účinnosti rekuperačního výměníku @B , teplotě venkovního vzduchu A*% a teplotě vnitřního vzduchu A�% lze její hodnotu vypočítat ze vztahu 9:

A*4 = @B ∙ (A�% − A*%) + A*% ,°G/ (19)

Hodnoty teploty přiváděného venkovního vzduchu před vstupem do rekuperačního výměníku A*% byly převzaty ze serveru www.wunderground.com [41]. Jedná se o průměrné denní teploty během otopného období, které bylo pro nízkoenergetický dům předpokládáno od 1. listopadu do 31. března (dle Tywoniaka [4] je délka otopného období u nízkoenergetických domů reálně i kratší). Data byla naměřena meteorologickou stanicí v Brně, ale vzhledem k malé vzdálenosti od Kožušan a přibližně stejné nadmořské výšce obou míst budou uvažována jako platná. Na zmíněném serveru jsou uvedeny hodnoty průměrných denních teplot pro jednotlivé roky, pro zpřesnění výpočtu byl z těchto hodnot určen aritmetický průměr za posledních deset let. Vypočtené průměrné venkovní teploty v jednotlivých dnech otopného období obsahuje následující tabulka (červenou barvou jsou označeny víkendy, státní svátky a Vánoce, v těchto dnech je předpokládán víkendový provoz větracích jednotek):

74

Tab. 31 Denní průměrné teploty venkovního vzduchu te1 v předpokládaném otopném období (aritmetický průměr za posledních 10 let, naměřeno v Brně)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

XI 8,1 7,2 6,1 7,1 7,1 5,6 6,2 6,3 5,3 4,3 3,2 4,5 4,8 5,5 5,6 5,4

XII 2,3 2 1,8 0,2 1 2 1,5 1,2 0,1 -1,5 -0,9 -0,4 -1,6 -2 -2,1 -2,6

I -1,8 -0,2 -1,8 -2,9 -2,7 -2,2 -2 -3,1 -3,2 -2,5 -3,7 -3,2 -0,8 -0,1 -1,3 -2,2

II -1,5 -1,3 -0,5 0,6 0,4 0,8 0,3 0,3 0,3 -0,7 0,4 -0,7 -0,5 -0,1 -1,5 -1

III 1,8 1,4 1,1 0,9 0,3 0,4 1,6 1,7 1,6 2,6 3,3 4,2 4,4 4,2 4,4 5,5

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

XI 5,2 4,2 4,4 3,7 2,7 3,6 3,8 3,1 3,4 2,8 3,4 2,6 2,3 2,5

XII -3,7 -1,9 -2,9 -3,1 -2,8 -0,6 -0,7 -1 -0,6 -2,8 -3,2 -2,7 -2,2 -2,3 -3,3

I -2,4 -0,8 -0,1 0,7 1,1 -1,5 -5 -4,7 -4,2 -3,8 -3,2 -2,5 -1,9 -1,8 -2,6

II -0,9 -0,2 0,9 0,2 -0,3 0,5 0,6 0,1 -0,2 0,6 1,5 0,7

III 5,9 6,3 5,4 3,3 4,2 4,2 4,4 5,6 5,6 6 6,4 7,9 8,1 8,3 8,2

Teplota vnitřního vzduchu A�% přiváděného do rekuperačního výměníku bude

předpokládána 21 °C pro centrální jednotky (vážený průměr z teplot odsávaného vzduchu z jednotlivých místností) a pro lokální jednotky podle následující tabulky (převzato z normy ČSN EN 12831 [40]): Tab. 32 Výpočtové vnitřní teploty ve větraných místnostech

Místnost č. 103 106 107 108 109

Vnitřní teplota jkl ,°m/ 24 20 20 20 20

Teplotní účinnosti jednotlivých rekuperačních výměníků jsou pro různé

parametry vstupujících proudů vzduchu a provozní podmínky proměnné, ale pro zjednodušení výpočtu budou uvažovány konstantní. V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty teplotních účinností pro jednotlivé větrací jednotky, se kterými bude dále počítáno (při určování se vycházelo z maximálních účinností uváděných výrobci):

Tab. 33 Předpokládané teplotní účinnosti jednotlivých rekuperačních jednotek

Větrací jednotka

Atrea Duplex

250 ECV

Vent-Axia Sentinel Kinetic B

Dimplex DL 60 WR

Vent-Axia HR 25 L

Vent-Axia HR 30 W

Vent-Axia HR 100 W

Teplotní účinnost nj

0,85 0,85 0,7 0,75 0,65 0,60

Z grafů uvedených vběhem dne proměnný. přiváděného (a odváděného) vzduchuHodnoty těchto průtoků byly stanoveny podělením celkově přiváděného (odváděného) množství vzduchudni:

�� =�

24 ,�# ∙ ��W$%

Ztrátu tepla nuceným větráobdobí lze získat vynásobením hodnot vypočítaných dle rovnice sekund:

P = P� ∙ 24 ∙ 3600 ,0_

Průběh ztráty tepla nuceným větráním během otopného období ilustrují následující grafy:

Graf 33 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, variant

Graf 34 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, varianta A3

0

2

4

6

8

10

12

14

1.1

1

6.1

1

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

2

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A1 a A2

0

2

4

6

8

10

12

1.1

1

6.1

1

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

2

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A3

75

grafů uvedených v kapitole 6.4 je zřejmé, že výkon větracích jednotek je během dne proměnný. Je připuštěno zjednodušení ve formě konstantního průtoku přiváděného (a odváděného) vzduchu �� ,�# ∙ ��W$%/ větracími jednotkami.Hodnoty těchto průtoků byly stanoveny podělením celkově přiváděného

váděného) množství vzduchu � vypočtených v kapitole 6.4

/

Ztrátu tepla nuceným větráním s rekuperací v jednotlivých dnech otopného období lze získat vynásobením hodnot vypočítaných dle rovnice

,0_/

Průběh ztráty tepla nuceným větráním během otopného období ilustrují

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, varianty A1 a A2

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, varianta A3

1.1

2

6.1

2

11

.12

16

.12

21

.12

26

.12

31

.12

5.1

10

.1

15

.1

20

.1

25

.1

30

.1

4.2

9.2

14

.2

19

.2

24

.2

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A1 a A2

1.1

2

6.1

2

11

.12

16

.12

21

.12

26

.12

31

.12

5.1

10

.1

15

.1

20

.1

25

.1

30

.1

4.2

9.2

14

.2

19

.2

24

.2

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A3

kon větracích jednotek je připuštěno zjednodušení ve formě konstantního průtoku

větracími jednotkami. Hodnoty těchto průtoků byly stanoveny podělením celkově přiváděného

počtem hodin ve

20�

jednotlivých dnech otopného období lze získat vynásobením hodnot vypočítaných dle rovnice 16 počtem

21�

Průběh ztráty tepla nuceným větráním během otopného období ilustrují

A1 a A2

24

.2

1.3

6.3

11

.3

16

.3

21

.3

26

.3

31

.3

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A1 a A2

24

.2

1.3

6.3

11

.3

16

.3

21

.3

26

.3

31

.3

Ztráty tepla nuceným větráním, centrální jednotky, varianty A3

Graf 35 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B1

Graf 36 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B2

Graf 37 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednot

0

5

10

15

20

25

30

1.1

1

6.1

1

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

2

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1.1

1

6.1

1

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

2

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B2

0

2

4

6

8

10

12

1.1

1

6.1

1

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

2

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B3

76

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B1

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B2

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B3

1.1

2

6.1

2

11

.12

16

.12

21

.12

26

.12

31

.12

5.1

10

.1

15

.1

20

.1

25

.1

30

.1

4.2

9.2

14

.2

19

.2

24

.2

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B1

1.1

2

6.1

2

11

.12

16

.12

21

.12

26

.12

31

.12

5.1

10

.1

15

.1

20

.1

25

.1

30

.1

4.2

9.2

14

.2

19

.2

24

.2

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B2

1.1

2

6.1

2

11

.12

16

.12

21

.12

26

.12

31

.12

5.1

10

.1

15

.1

20

.1

25

.1

30

.1

4.2

9.2

14

.2

19

.2

24

.2

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B3

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B1

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Dimplex, varianta B2

ky Dimplex, varianta B3

24

.2

1.3

6.3

11

.3

16

.3

21

.3

26

.3

31

.3

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B1

24

.2

1.3

6.3

11

.3

16

.3

21

.3

26

.3

31

.3

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B2

24

.2

1.3

6.3

11

.3

16

.3

21

.3

26

.3

31

.3

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Dimplex, varianta B3

Graf 38 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent

Graf 39 Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent

Graf 40 Ztráty tepla nuceným větráním

0

10

20

30

40

50

60

70

1.1

16

.11

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

26

.12

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent

0

5

10

15

20

25

30

35

1.1

16

.11

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

26

.12

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent

0

5

10

15

20

25

30

1.1

16

.11

11

.11

16

.11

21

.11

26

.11

1.1

26

.12

Q [

MJ]

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent

77

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent

6.1

21

1.1

21

6.1

22

1.1

22

6.1

23

1.1

25

.11

0.1

15

.12

0.1

25

.13

0.1

4.2

9.2

14

.21

9.2

24

.21

.36

.31

1.3

16

.32

1.3

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent-Axia, varianta B1

6.1

21

1.1

21

6.1

22

1.1

22

6.1

23

1.1

25

.11

0.1

15

.12

0.1

25

.13

0.1

4.2

9.2

14

.21

9.2

24

.21

.36

.31

1.3

16

.32

1.3

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent-Axia, varianta B2

6.1

21

1.1

21

6.1

22

1.1

22

6.1

23

1.1

25

.11

0.1

15

.12

0.1

25

.13

0.1

4.2

9.2

14

.21

9.2

24

.21

.36

.31

1.3

16

.32

1.3

Dny otopného období

Ztráty tepla nuceným větráním, lokální jednotky Vent-Axia, varianta B3

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent-Axia, varianta B1

Ztráty tepla nuceným větráním během otopného období, jednotky Vent-Axia, varianta B2

během otopného období, jednotky Vent-Axia, varianta B3

21

.32

6.3

31

.3

Axia, varianta B1

celkové

infiltrace

větrání

21

.32

6.3

31

.3

Axia, varianta B2

celkové

infiltrace

větrání2

1.3

26

.33

1.3

Axia, varianta B3

celkové

infiltrace

větrání

V grafech 38, 39 a 40lokálními jednotkami Ventpodtlakovému větrání těmito jednotkami.vzduchu dané diferencí mezi odváděným a přiváděným vzduchem projde obvodovými konstrukcemido domu infiltrací byly uvažovány během dne konstantní dle tabulky 3vyhodnocování bude počítáno sztráty tepla infiltrací a nuceným větránímk výbornému utěsnění obvodových konstrukcí domu pravděpodobně došlo k tomu, že by uvnitř objektu vzniklventilátory jednotek vytztrát tepla infiltrací z celkových ztrátjednotky Vent-Axia oproti ostatním jednotkám značně znevýho

Sečtením hodnot ztráty tepla nuceným větráním v

otopného období lze získat pro jednotlivé varianty ztrátu celkovou:

Tab. 34 Celková ztráta tepla nuceným větráním během otopného období pro různé větrací systémy a varianty provozu

Centrální jednotkyDuplex 250 ECV i Sentinel

Kinetic BA1 A2

Qcelk [GJ]

1,48 1,48

Graf 41 Ztráty tepla nuceným větráním

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Dim

ple

x,

va

r. B

3

Du

ple

x 2

50

EC

V,

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

3

Qce

lk[G

J]

Celková ztráta tepla nuceným větráním za otopné období

78

8, 39 a 40 je kromě ztráty tepla plynoucí z lokálními jednotkami Vent-Axia vynesena také ztráta tepla infiltrací díky podtlakovému větrání těmito jednotkami. Je počítáno s tím, že veškeré množství vzduchu dané diferencí mezi odváděným a přiváděným vzduchem projde obvodovými konstrukcemi budovy dovnitř. Hodnoty teploty vzduchu vnikajícího do domu infiltrací byly uvažovány během dne konstantní dle tabulky 3

vání bude počítáno s hodnotou celkové ztráty tepla jako součtu hodnoty ztráty tepla infiltrací a nuceným větráním. V reálném provozu by vzhledem

výbornému utěsnění obvodových konstrukcí domu pravděpodobně došlo tomu, že by uvnitř objektu vznikl určitý podtlak, který by byly schopn

ventilátory jednotek vytvořit a množství odváděného vzduchu by se snížilo. Podíl celkových ztrát tepla větráním je značný, čímž jsou

Axia oproti ostatním jednotkám značně znevýhodněné.

Sečtením hodnot ztráty tepla nuceným větráním v jednotlivých dnech otopného období lze získat pro jednotlivé varianty ztrátu celkovou:

Celková ztráta tepla nuceným větráním během otopného období pro různé větrací systémy

Centrální jednotky Lokální jednotkyDuplex 250 ECV i Sentinel

Kinetic B Dimplex

A3 B1 B2 B3 B1

1,26 3,01 1,5 1,24 6,8

Ztráty tepla nuceným větráním za otopné období

va

r. A

3

Du

ple

x 2

50

EC

V,

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

2

Du

ple

x 2

50

EC

V,

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

1

Dim

ple

x,

va

r. B

2

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

3

Dim

ple

x,

va

r. B

1

Celková ztráta tepla nuceným větráním za otopné období

nuceného větrání Axia vynesena také ztráta tepla infiltrací díky

ím, že veškeré množství vzduchu dané diferencí mezi odváděným a přiváděným vzduchem projde

Hodnoty teploty vzduchu vnikajícího do domu infiltrací byly uvažovány během dne konstantní dle tabulky 31. V dalším

jako součtu hodnoty reálném provozu by vzhledem

výbornému utěsnění obvodových konstrukcí domu pravděpodobně došlo podtlak, který by byly schopny

a množství odváděného vzduchu by se snížilo. Podíl je značný, čímž jsou lokální

dněné.

jednotlivých dnech otopného období lze získat pro jednotlivé varianty ztrátu celkovou:

Celková ztráta tepla nuceným větráním během otopného období pro různé větrací systémy

Lokální jednotky

Vent-Axia

B2 B3

3,56 2,68

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

2

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

1

Celková ztráta tepla nuceným větráním za otopné období

79

6.6.2 Spotřeba elektrické energie systému nuceného větrání za otopné období

Je žádoucí, aby provozní náklady na elektrickou energii potřebnou pro pohon ventilátorů ve větracích jednotkách, zajištění chodu regulace, napájení pohybových čidel, popřípadě dalších komponent systému byly na co nejnižší úrovni. Jedině tak lze dosáhnout vysoké efektivnosti zpětného získávání tepla a potažmo i snížení doby návratnosti vložené investice.

Příkon jednotek je závislý na tlakových ztrátách v potrubní síti, které byly vypočteny v kapitole 6.5. Výrobci centrálních jednotek udávají v projekčních podkladech ve formě nomogramů závislosti průtoku vzduchu jednotkou na tlakové ztrátě.

Graf 42 Závislost příkonu každého z ventilátorů na tlakové ztrátě a průtoku pro jednotku Duplex 250 ECV, převzato z materiálů firmy Atrea

Graf 43 Závislost příkonu obou ventilátorů na tlakové ztrátě a průtoku pro jednotku Sentinel Kinetic B, převzato z materiálů firmy Regulus

80

Podle grafů 42 a 43 jsou příkony centrálních větracích jednotek na pohon ventilátorů pro základní a zvýšený průtok vzduchu následující (dle tlakových ztrát uvedených v tabulce 30): Tab. 35 Příkony centrálních větracích jednotek při základním a zvýšeném průtoku

Duplex 250 ECV Sentinel Kinetic B Základní průtok (90 m3/hod) 21 W 18 W Zvýšený průtok (180 m3/hod) 38 W 70 W

Přesnost určených příkonů z výše uvedených nomogramů je vzhledem k jejich

nedostatečné jemnost relativně nízká, což se pravděpodobně nepříznivě odrazí v přesnost dalšího vyhodnocování. Kromě toho je také překvapivá velká odlišnost příkonů obou jednotek při zvýšeném průtoku vzduchu, kdy je u jednotky Sentinel Kinetic B zhruba dvojnásobná než u jednotky Duplex 250 ECV.

Příkon lokálních větracích jednotek je udáván výrobci v závislosti na průtoku vzduchu a je uveden v tabulkách 9 a 10.

6.6.2.1 Příkon regulátorů a čidel Kromě ventilátorů spotřebovávají elektrickou energii také regulátory, čidla

popřípadě další přídavná zařízení nutná k zajištění chodu větracího systému. Tuto energii je třeba do celkové bilance také započítat. U většiny komponent systému regulace není v návrhu jednotlivých variant větracích systémů stanoven konkrétní model, proto budou hodnoty spotřeby elektřiny uvažovány podle hodnot pro běžně dostupné komponenty na trhu. Souhrn hodnot spotřeby jednotlivých částí regulačních systémů obsahuje následující tabulka: Tab. 36 Předpokládané příkony jednotlivých komponent systému regulace

Spotřeba elektřiny [W]

Integrovaný regulátor centrální větrací jednotky Duplex 250 ECV

10

Integrovaný regulátor centrální větrací jednotky Sentinel Kinetic B 10

Regulace jednotky Dimplex DL 60 WR 2 Regulace lokálních jednotek Vent-Axia 2 Bezdrátový spínací aktor 1,2 Nadřazená regulace RF Touch 4

Příkon bezdrátových PIR čidel ve výše uvedené tabulce není zahrnut z důvodu

předpokládaného napájení těchto čidel bateriemi. Celkové spotřeby elektrické energie pro jednotlivé varianty větracích systémů

včetně rozdělení na všední a víkendové dny jsou obsaženy v tabulce 37:

81

Tab. 37 Celková spotřeba elektřiny pro jednotlivé větrací systémy pro všední a víkendové dne

Spotřeba elektřiny za všední den [kWh]

Spotřeba elektřiny za víkendový den [kWh]

A1-Duplex 250 ECV 0,85 0,87

A1-Sentinel Kinetic B 0,98 1,06

A2-Duplex 250 ECV 0,97 0,99

A2-Sentinel Kinetic B 1,11 1,19

A3-Duplex 250 ECV 0,89 0,88

A3-Sentinel Kinetic B 1,04 1,08

B1-Dimplex DL 60 WR 0,73 0,74

B1-lokální jednotky Vent-Axia

1,35 1,37

B2-Dimplex DL 60 WR 0,74 0,76

B2-lokální jednotky Vent-Axia

1,08 1,12

B3-Dimplex DL 60 WR 0,69 0,7

B3-lokální jednotky Vent-Axia

0,93 0,96

Provoz jednotek je vyhodnocován v během předpokládaného otopného období,

jehož délka je 151 dní, z toho 48 je počítaných jako víkendové (viz tabulka 31). Vynásobením počtu dní otopného období příslušnými hodnotami spotřeby elektrické energie na provoz větracího systému lze vypočítat spotřebu celkovou:

Tab. 38 Celková spotřeba elektřiny jednotlivými variantami větracích systémů za otopného období

Celková spotřeba elektřiny

za otopné období

Qel,celk [kWh]

Ce

ntr

áln

í je

dn

otk

y

Duplex 250

ECV

A1 129,0

A2 147,6

A3 133,6

Sentinel

Kinetic B

A1 151,5

A2 171,1

A3 158,7

Lok

áln

í je

dn

otk

y

Dimplex DL

60 WR

B1 110,71

B2 112,7

B3 104,67

jednotky

Vent-Axia

B1 204,81

B2 165,0

B3 141,87

Graf 44 Celková spotřeba ele

6.7 Zhodnocení výsledkůDle výsledků výpočtů vychází nejlépe použití lokálních větracích jednotek

Dimplex DL 60 WR ve variantě řízení B3, tedy spínání pouze signály zdigestoře v místnosti 10v rámci celé budovy je při této variantěo víkendu, což je ale dle Jindrákakoncentrace CO2 ve vnitřním prostředípoklesu relativní vlhkosti vfrekvencí přes noc a zajistila tak potřebný přívod čerstvého vzduchu. pohledu by se jevila lépe varianta B2, kde je tento proprovozem přes noční interval

Pro centrální větrací jednotky byl výpočet proveden se stejnými vstupními hodnotami teplotní účinnosti rekuperace i průtoků vzduchu, takže je logické, že z hlediska tepelné ztráty větráním za otopné Jednotka Atrea Duplex 250 ECV však vykázala o něco menší spotřebu elektrické energie, takže by její provoz byl pravděpodobně výhodnější. Podle stanovených kritérií vyšla pro centrální jednotky jako nejvýhodnější také variačidly. Násobnost výměny vzduchu oproti variantě větrání domu lokálními jednotkami Diplex DL 60 WR je však zhruba dvojnásobnápřineslo pokles koncentrace COrelativní vlhkosti vzduchu v

Varianty větrání lokálními jednotkami Ventvýhodné z důvodu nižších teplotních účinností rekuperace, vyššímu příkonu ventilátorů, nemožnosti regulace výkonu na nižší hodnoty a hlavně diskutovatelnému zvýšení infiltrace v

Je třeba si uvědomit, že vjednotlivých variant větracích systémů, která je velmi zásadníinvestora hraje zásadní roli. Zpravděpodobně lokální jednotky Vent

0

50

100

150

200

250

Dim

ple

x D

L 6

0 W

R,

va

r. B

3

Dim

ple

x D

L 6

0 W

R,

va

r B

1

Dim

ple

x D

L 6

0 W

R,

Qe

l,ce

lk[k

Wh

]

Celková spotřeba elektřiny systémů nuceného větráním během

82

Celková spotřeba elektřiny systémů nuceného větrání za otopného období

6.7 Zhodnocení výsledků Dle výsledků výpočtů vychází nejlépe použití lokálních větracích jednotek

Dimplex DL 60 WR ve variantě řízení B3, tedy spínání pouze signály zmístnosti 109. Předpokládaná průměrná intenzita výměny vzduchu

rámci celé budovy je při této variantě pouze 0,16 hod-1 ve všední den a 0,18dle Jindráka [24] hodnota dostatečná, zajišťující přijatelné

ve vnitřním prostředí a zároveň předcházející nadměrnému poklesu relativní vlhkosti v zimě. Otázkou je, zda by PIR čidla spínala sfrekvencí přes noc a zajistila tak potřebný přívod čerstvého vzduchu. pohledu by se jevila lépe varianta B2, kde je tento problém ošetřen kontinuálním

ční interval. Pro centrální větrací jednotky byl výpočet proveden se stejnými vstupními

hodnotami teplotní účinnosti rekuperace i průtoků vzduchu, takže je logické, že hlediska tepelné ztráty větráním za otopné období dosáhly stejných výsledků.

Jednotka Atrea Duplex 250 ECV však vykázala o něco menší spotřebu elektrické energie, takže by její provoz byl pravděpodobně výhodnější. Podle stanovených kritérií vyšla pro centrální jednotky jako nejvýhodnější také variačidly. Násobnost výměny vzduchu oproti variantě větrání domu lokálními jednotkami Diplex DL 60 WR je však zhruba dvojnásobná, což by na jedné straně přineslo pokles koncentrace CO2 na nižší hodnoty, ale na straně druhé i snížení

hkosti vzduchu v budově přes zimu. Varianty větrání lokálními jednotkami Vent-Axia se ukázaly jako nejméně

důvodu nižších teplotních účinností rekuperace, vyššímu příkonu ventilátorů, nemožnosti regulace výkonu na nižší hodnoty a hlavně

atelnému zvýšení infiltrace v důsledku podtlakového větrání. Je třeba si uvědomit, že v této práci nebyla zhodnocena investiční náročnost

jednotlivých variant větracích systémů, která je velmi zásadní investora hraje zásadní roli. Z tohoto pohledu by naopak jako nejvýhodnější byly pravděpodobně lokální jednotky Vent-Axia.

Dim

ple

x D

L 6

0 W

R,

va

r B

2

Du

ple

x 2

50

EC

V,

va

r. A

1

Du

ple

x 2

50

EC

V,

va

r. A

3

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

3

Du

ple

x 2

50

EC

V,

va

r. A

2

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

1

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

3

Celková spotřeba elektřiny systémů nuceného větráním během

otopného období

otopného období

Dle výsledků výpočtů vychází nejlépe použití lokálních větracích jednotek Dimplex DL 60 WR ve variantě řízení B3, tedy spínání pouze signály z PIR čidel a

Předpokládaná průměrná intenzita výměny vzduchu ve všední den a 0,18 hod-1

hodnota dostatečná, zajišťující přijatelné a zároveň předcházející nadměrnému

zimě. Otázkou je, zda by PIR čidla spínala s dostatečnou frekvencí přes noc a zajistila tak potřebný přívod čerstvého vzduchu. Z tohoto

blém ošetřen kontinuálním

Pro centrální větrací jednotky byl výpočet proveden se stejnými vstupními hodnotami teplotní účinnosti rekuperace i průtoků vzduchu, takže je logické, že

období dosáhly stejných výsledků. Jednotka Atrea Duplex 250 ECV však vykázala o něco menší spotřebu elektrické energie, takže by její provoz byl pravděpodobně výhodnější. Podle stanovených kritérií vyšla pro centrální jednotky jako nejvýhodnější také varianta řízení PIR čidly. Násobnost výměny vzduchu oproti variantě větrání domu lokálními

, což by na jedné straně na nižší hodnoty, ale na straně druhé i snížení

se ukázaly jako nejméně důvodu nižších teplotních účinností rekuperace, vyššímu příkonu

ventilátorů, nemožnosti regulace výkonu na nižší hodnoty a hlavně důsledku podtlakového větrání.

této práci nebyla zhodnocena investiční náročnost a při rozhodování

to pohledu by naopak jako nejvýhodnější byly

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

2

Se

nti

ne

l K

ine

tic

B,

va

r. A

2

Ve

nt-

Axia

, va

r. B

1

Celková spotřeba elektřiny systémů nuceného větráním během

83

7. Závěr Snižování energetické náročnosti budov se stává stále aktuálnějším

problémem ať už z důvodu ekonomického, nebo ekologického ve snaze snížit emise CO2.

Z důvodu minimalizace tepelných ztrát objektů jsou obvodové konstrukce tepelně izolovány a také utěsňovány, čímž dochází k poklesu výměny vzduchu ve vnitřním prostředí díky infiltraci. Větrání potom není v prvé řadě problémem energetickým, nýbrž hygienickou nutností. Jeho hlavním úkolem je snížit koncentraci CO2, prachu, odérů a ostatních škodlivin ve vnitřním prostředí.

V diplomové práci je zpracován návrh větracího systému s rekuperací tepla pro nízkoenergetický rodinný dům v Kožušanech. Dle zadání bylo navrženo řešení pro centrální i lokální jednotky, přičemž pro lepší porovnání byly vybrány vždy dva konkrétní modely jednotek dostupných na českém trhu. Kromě toho byly vybrány tři různé varianty řízení, aby mohl být vybrán ucelený větrací systém, který by zabezpečoval dostatečnou výměnu vzduchu v budově a zároveň byl energeticky úsporný.

Kvůli možnosti vyhodnocení provozu větracích jednotek a návrhu optimálního řešení bylo nutné namodelovat předpokládaný pobyt osob v jednotlivých místnostech domu. Je třeba si uvědomit, že ve skutečnosti by frekvence i délka pobytu osob v místnostech byly částečně odlišné, a tím by došlo i k odchylkám od dosažených výsledků.

Pro posouzení efektivnosti jednotlivých variant větracích systémů byly zvoleny dvě kritéria – tepelná ztráta nuceným větráním za otopné období a spotřeba elektrické energie nuceného větracího systému za otopné období. Podle těchto kritérií se jeví jako nejlepší volba lokálních jednotek (konkrétně Dimplex DL 60 WR) řízených PIR čidly, ale obě centrální jednotky se dle výpočtů jeví také jako dostatečně energeticky úsporné. Jednoznačné doporučení konkrétní varianty je proto těžké udělat. Navíc zde nejsou hodnocena kritéria jako cena za pořízení větracího systému, montážní náročnost a design, která jsou z hlediska investora neméně důležitá.

Ať už by byla volba investora jakákoli, je jisté, že by mu větrací systém s rekuperací tepla přinesl snížení tepelných ztrát větráním, komfort a hlavně příjemnější a zdravější vnitřní prostředí.

84

Seznam použitých zdrojů [1] CHYSKÝ, Jaroslav; HEMZAL, Karel a kol. Větrání a klimatizace. Brno : BOLIT - B press, 1993. 560 s. [2] SZÉKYOVÁ, M.; FERSTL, K.; NOVÝ, R. Větrání a klimatizace. Bratislava : Jaga Group, 2006. 360 s. [3] HUMM, Othmar. Nízkoenergetické domy. Praha : Grada Publishing a.s.,1999. 360 s. [4] TYWONIAK, Jan. Nízkoenergetické domy : principy a příklady. Praha : Grada Publishing a.s., 2006. 200 s. [5] JANOTKOVÁ, E. Technika prostředí. Brno : Vysoké učení technické, 1991. 201 s. ISBN 80-214-0258-X. [6] Study on the Energy Savings Potentials in EU Member States, Candidate Countries and EEA Countries (Final Report) [7] Ec.europa.eu [online]. 2009 [cit. 2011-05-22]. Energy efficiency studies. Dostupné z WWW: <http://ec.europa.eu/energy/efficiency/studies/doc/2009_03_15_esd_efficiency_potentials_final_report.pdf>. [8] Http://tzb.fsv.cvut.cz/ [online]. 2008 [cit. 2011-04-28]. Katedra technických zařízení budov, ČVUT. Dostupné z WWW: <http://tzb.fsv.cvut.cz/vyucujici/73/tz2_cv2.pdf>. [9] JOKL, M. V. TZB-info [online]. 20.8.2004 [cit. 2011-05-20]. Optimální a přípustné mikroklimatické podmínky pro obytné prostředí. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/2103-optimalni-a-pripustne-mikroklimaticke-podminky-pro-obytne-prostredi>. [10] DOLEŽÍLKOVÁ, Hana; PAPEŽ, Karel. TZB-info [online]. 28.1.2008 [cit. 2011-04-26]. Problematika bytového větrání. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/4613-problematika-bytoveho-vetrani>. [11] MRLÍK, František. TZB-info [online]. 4.10.2000 [cit. 2011-05-15]. Problematika průvzdušnosti a vzduchotěsnosti oken I. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/332-problematika-pruvzdusnosti-a-vzduchotesnosti-oken-i>. [12] JINDRÁK, Martin. TZB-info [online]. 7.5.2007 [cit. 2011-05-17]. Zkušenosti z větrání bytových domů v ČR. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/4104-zkusenosti-z-vetrani-bytovych-domu-v-cr-i>. [13] EBERHARD, Paul. TZB-info [online]. 10.10.2005 [cit. 2011-05-15]. Využití zemních výměníků tepla ve spojení se zařízením pro bytové větrání a rekuperaci tepla. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/2772-vyuziti-zemnich-vymeniku-tepla-ve-spojeni-se-zarizenim-pro-bytove-vetrani-a-rekuperaci-tepla>. [14] JINDRÁK, Martin. TZB-info [online]. 27.6.2005 [cit. 2011-05-17]. Větrací systémy s rekuperací odpadního tepla pro bytovou výstavbu - teorie, návrh a použití. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/2579-vetraci-systemy-s-rekuperaci-odpadniho-tepla-pro-bytovou-vystavbu-teorie-navrh-a-pouziti-i>.

85

[15] MATHAUSEROVÁ, Zuzana. TZB-info [online]. 23.10.2006 [cit. 2011-05-13]. Přirozené větrání, infiltrace a exfiltraceperací odpadního tepla pro bytovou výstavbu - teorie, návrh a použití. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/3608-prirozene-vetrani-infiltrace-a-exfiltrace>. [16] TYWONIAK, Jan. TZB-info [online]. 2011 [cit. 2011-05-10]. Větrání a vytápění nízkoenergetických a pasivních obytných staveb. Dostupné z WWW: <http://stavba.tzb-info.cz/nizkoenergeticke-stavby/7190-vetrani-a-vytapeni-nizkoenergetickych-a-pasivnich-obytnych-staveb-i-cast>. [17] HORNÝ, Josef. TZB-info [online]. 2003 [cit. 2011-04-20]. Stavíme energeticky úsporný dům. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/1641-stavime-energeticky-usporny-dum-i-uvod>. [18] DOLEŽÍLKOVÁ, Hana. TZB-info [online]. 2010 [cit. 2011-04-25]. Kvalita vnějšího a vnitřního vzduchu. Dostupné z WWW: <http://vetrani.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/6486-kvalita-vnejsiho-a-vnitrniho-vzduchu>. [19] MATHAUSEROVÁ, Zuzana. TZB-info [online]. 2010 [cit. 2011-04-20]. Udržení zdravého mikroklimatu v rekonstruovaných zateplených budovách. Dostupné z WWW: <http://vetrani.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/6156-udrzeni-zdraveho-mikroklimatu-v-rekonstruovanych-zateplenych-budovach>. [20] LAIN, Miloš. TZB-info [online]. 2006 [cit. 2011-04-26]. Zpětné získávání tepla ve větrání a klimatizaci . Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/3648-zpetne-ziskavani-tepla-ve-vetrani-a-klimatizaci-i>. [21] Regulus [online]. 2011 [cit. 2011-04-16]. Rekuperace a větrání. Dostupné z WWW: <http://www.regulus.cz/rekuperace-a-vetrani.html>. [22] Atrea [online]. 2011 [cit. 2011-04-15]. Teplovzdušné vytápěcí a větrací jednotky. Dostupné z WWW: <http://www.atrea.cz/cz/teplovzdusne-vytapeci-a-vetraci-jednotky-pro-rodinne-domy-byty>. [23] Dimplex [online]. 2011 [cit. 2011-04-15]. Lokální rekuperační jednotky - DL. Dostupné z WWW: <http://www.dimplex.cz/rekuperace-vetrani/lokalni-rekuperacni-jednotky-dl/>. [24] JINDRÁK, Martin. TZB-info [online]. 2006 [cit. 2011-04-09]. Energeticky pasivní dům Rychnov u Jablonce . Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/3201-energeticky-pasivni-dum-rychnov-u-jablonce-irekuperace-vetrani/lokalni-rekuperacni-jednotky-dl/>. [25] Jokl, M. Směrnice STP – OS 4/č. 1/2005. Optimální a přípustné podmínky pro obytné prostředí. Příloha VVI č. 2/2005. [26] ČSN 73 0540-2 - Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky. Praha : Český normalizační institut, duben 2007. 44 s. [27] ČSN EN 15251 - Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, teplotního prostředí, osvětlení a akustiky. Praha : Český normalizační institut, 1.12.2007. 56 s.

86

[28] RUBINOVÁ, Olga. TZB-info [online]. 26.5.2008 [cit. 2011-04-12]. Renovace vzduchotechniky v bytových domech z hlediska uživatele . Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/4872-renovace-vzduchotechniky-v-bytovych-domech-z-hlediska-uzivatele-i>. [29] Nativa [online]. 2011 [cit. 2011-04-12]. Přívodní prvky vzduchu Fresh - do stěny. Dostupné z WWW: <http://www.nativa.biz/?mlnk=vetrani&slnk=privodni-prvky-fresh>. [30] Dýchám zdravě [online]. 2011 [cit. 2011-04-13]. Rekuperace tepla. Dostupné z WWW: <http://www.dycham-zdrave.cz/rekuperace/ >. [31] TZB-info [online]. 2009 [cit. 2011-04-13]. Ventilace s rekuperací – některá upozornění a doporučení. Dostupné z WWW: <http://www.tzb-info.cz/5724-ventilace-s-rekuperaci-nektera-upozorneni-a-doporuceni>. [32] Vidok [online]. 20011 [cit. 2011-04-14]. Větrací mřížky. Dostupné z WWW: <http://www.cs.vidok.pl/vybaveni_oken/vetraci_mrizky>. [33] SCHILD, Peter G. Air to Air Heat Recovery in Ventilation Systems. Air Infiltration and Ventilation Centre. 2004, no. 6, s. 1-12. [34] Bravis [online]. 20011 [cit. 2011-04-17]. Tepelná čerpadla. Dostupné z WWW: <http://www.bytyzebetin.cz/bydleni-se-kterym-usetrite/tepelna-cerpadla/>. [35] Atrea [online]. 20011 [cit. 2011-04-17]. Systém teplovzdušného vytápění a větrání. Dostupné z WWW: <http://www.atrea.cz/sk/system-teplovzdusneho-vytapeni-a-vetrani>. [36] Ekowatt [online]. 20011 [cit. 2011-05-05]. Zisk ze zemního výměníku tepla. Dostupné z WWW: <http://www.ekowatt.cz/uspory/zisk-ze-zemniho-vymeniku-tepla.shtml>. [37] Ventilace [online]. 20011 [cit. 2011-05-07]. Rekuperační jednotky nástěnné. Dostupné z WWW: <http://www.ventilace.cz/rekuperacni-jednotky-nastenne.htm>. [38] Elko ep [online]. 20011 [cit. 2011-05-10]. RF Control - OASiS & Touch Compatible - systém bezdrátového ovládání. Dostupné z WWW: <http://www.elkoep.cz/rf-control-oasis-touch-compatible-system-bezdratoveho-ovladani/>. [39] Elektrodesign [online]. 20011 [cit. 2011-05-20]. Příslušenství – distribuční elementy. Dostupné z WWW: <http://www.elektrodesign.cz/web/cs/uplny-sortiment/produkty /prislusenstvi-distribucni-elementy>. [40] ČSN EN 12831 – Tepelné soustavy v budovách – Výpočet tepelného výkonu. Praha : Český normalizační institut, 2005. 76 s. [41] Wunderground [online]. 20011 [cit. 2011-05-10]. Historie pro Brno, Czech Republic. Dostupné z WWW: <http://www.wunderground.com/history/airport/LKTB/2011/3/29/ DailyHistory.html?req_city=NA&req_state=NA&req_statename=NA>.

87

Seznam použitých veličin Veličina Symbol Jednotka

Doporučená nejnižší výměna vzduchu v místnosti po dobu využívání

� ��,� ℎ−1

Nejnižší intenzita výměny vzduchu v místnosti � �� ℎ−1 Požadovaná intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti

nN ℎ−1

Intenzita výměny vzduchu v místnosti nn ℎ−1 Minimální průtok venkovního vzduchu na osobu

�� ��,�� �# ∙ ℎ$% ∙ ��$%

Hustota vnějšího vzduchu )* 0+ ∙ �−3 Hustota vnitřního vzduchu )� 0+ ∙ �−3 Tlaková diference ∆( ,-./ Gravitační zrychlení + � ∙ �−2 Aerodynamický součinitel 1 − Dynamický tlak proudícího vzduchu (2 -. Rychlost proudění 3 � ∙ �$% Průtok vzduchu místností �� �# Součinitel spárové provzdušnosti � �2 ∙ �−1 ∙ -.−0,67 Délka spáry 8 � Součinitel větrací rovnováhy ɛ − Objemový tok přiváděného vzduchu ��> �3 ∙ �$%

Objemový tok odváděného vzduchu ��� �3 ∙ �$% Teplotní účinnost výměníku @B − Teplota přiváděného vzduchu na vstupu do výměníku

A*% °G

Teplota přiváděného vzduchu na výstupu z výměníku

A*4 °G

Teplota odváděného vzduchu na vstupu do výměníku

A�% °G

Vlhkostní účinnost výměníku @I − Měrná vlhkost přiváděného vzduchu na vstupu do výměníku

K*% + ∙ 0+�.I.$%

Měrná vlhkost přiváděného vzduchu na výstupu z výměníku

K*4 + ∙ 0+�.I.$%

Měrná vlhkost odváděného vzduchu na výstupu do výměníku

K�4 + ∙ 0+�.I.$%

Bilanční účinnost výměníku @N − Teplota vzduchu v pracovní (pobytové) oblasti A�� °G Energetická efektivnost rekuperace tepla 6O − Tepelný tok získaný rekuperací PO R Elektrický příkon ventilátorů - R Plocha o �2 Objem V �# Tlaková ztráta potrubní trasy ∆(S -. Tlakový spád úseku potrubí Q -. ∙ �$% Tlaková ztráta místním odporem Z -.

88

Součinitel tření V − Průměr potrubí W m Reynoldsovo číslo Q6 − Ekvivalentní drsnost stěn potrubí ɛ �� Součinitel místního odporu ] − Tepelná ztráta P R Hmotnostní tok vzduchu �� 0+ ∙ �$% Měrná tepelná kapacita vzduchu při konstantním tlaku

^> _ ∙ 0+$% ∙ `$%

Teplota vzduchu ve větrané místnosti A� °G Objemový tok vzduchu odváděného vzduchu �� �# ∙ ℎ�W$% Ztráta tepla P _

Seznam příloh Příloha 1 – Výkres vzduchotechniky, řešení s centrální větrací jednotkou Příloha 2 – Výkres vzduchotechniky, řešení s lokálními jednotkami Dimplex DL 60 WR Příloha 3 – Výkres vzduchotechniky, řešení s lokálními jednotkami Vent- Axia Příloha 4 – Řez domem Příloha 5 – Pohledy na dům