Systémy a rekonstrukce větrání bytových domů 1.

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

V současné době se v bytových domech můžeme setkat s různými systémy větrání. Typ systému v jednotlivých domech závisí především na stáří domu. V mnoha domech se setkáváme s existencí pouze přirozeného větrání, kde je přívod vzduchu zajišťován otevíráním oken a dveří, případně také netěsnostmi v obvodové konstrukci budovy. Často je přirozené větrání kombinováno s odvodem vzduchu ventilátory, ve vyšších bytových domech je nejvíce zastoupeno větrání šachtové.

Přirozené větrání s infiltrací
K větrání a výměně vzduchu dochází otevíráním oken, dveří a pronikáním vzduchu netěsnostmi v oknech, dveřích a stavební konstrukci. Při bezvětří je infiltrace iniciována pouze teplotním rozdílem vnitřního a vnějšího prostředí. Jde o nejlevnější a bezúdržbovou metodu používanou v minulosti, jejíž parametry však neodpovídají soudobým komfortním a hygienickým požadavkům na větrání. V letním období a za bezvětří je infiltrace díky malému teplotnímu rozdílu zcela nefunkční, větrání nezajišťuje minimální požadavky na komfort prostředí, a navíc dochází k obtěžujícímu přenosu pachů mezi bytovými jednotkami. Uživatel má omezené možnosti v ovlivnění množství větracího vzduchu, což je na WC, v koupelně a kuchyni nepřijatelné.

V zimním období dochází při neřízeném intenzivním větrání k velkým tepelným ztrátám (v rozporu s energetickými požadavky). Při rekonstrukci oken a jejich nahrazení moderními těsnými okny je infiltrace téměř nulová. Další nevýhodou tohoto systému je také ovlivnění vyvážení systému vytápění na návětrné a závětrné straně budovy. Tento systém je tedy pro rekonstrukce nepoužitelný.

Aerace (samočinné větrání)
K větrání a výměně vzduchu dochází obdobným způsobem jako u větrání s infiltrací, pouze s tím rozdílem, že pro přívod a odvod vzduchu jsou vytvořeny zvláštní otvory v různých výškách v místnosti. Tím je definován a navýšen průřez větracích otvorů. Při bezvětří je aerace iniciována pouze teplotním rozdílem vnitřního a vnějšího prostředí, při vyrovnání teplot je větrání neúčinné. Systém má podobné vlastnosti jako předešlý, jeho výhody i nevýhody jsou prakticky totožné. Jedná se opět o systém větrání, který je v současnosti pro rekonstruované objekty nepoužitelný.

Šachtové větrání
Funkce systému je iniciována rozdílem teplot uvnitř a vně budovy. Vzduch je z větraných místností odváděn do sběrné větrací šachty, která může mít podobu komínu či světlíku, někdy jde o zděný prostor, jindy o klasické potrubí. Šachty mohou sloužit nejen pro odvod, ale i pro přívod vzduchu. Obvykle se však používají pouze pro odvod vzduchu, zatímco přívod vzduchu je řešen otvorem za otopným tělesem, aby byl přívodní vzduch v zimním období předehříván. Naprosto nevhodný je přívod vzduchu z prostorů, kde může vzniknout podtlak (zejména schodiště a společné chodby), který následně znemožní funkčnost větrání.

Nevýhodou tohoto systému je pronikání hluku přívodním otvorem z venkovního prostoru a opět naprostá závislost na povětrnostních podmínkách. V přechodném období, kdy se vyrovnává teplota vnějšího a vnitřního vzduchu, je větrání nefunkční; v letním období může navíc při nižší teplotě vnitřního prostředí nastat proudění v šachtě v obráceném směru. Systém nelze použít pro moderní rekonstrukce.

Větrací a rotační hlavice
Nasávací účinek šachty se někdy zvyšoval větracími hlavicemi typu CAGI, případně rotačními hlavicemi („větrnými turbínami“).  Rotační hlavice jsou historicky známé jako komínové hlavice a prvky ventilace dvouplášťových střech. Hlavice je tvořena „cibulovitým“ radiálním kolem s dozadu zahnutými lopatkami. Pokud právě fouká vítr, dochází ke spojení účinku podtlaku v ústí připojeného potrubí (obdobně jako u hlavic CAGI) a podtlaku na sací straně rotujícího radiálního kola. Vzduchové výkony rotačních hlavic a hlavic CAGI jsou obdobné.

Na obr. 3 jsou vidět systémové charakteristiky hlavního stoupacího potrubí domu o 12 nadzemních podlažích a pracovní oblast, ve které se pohybuje pracovní bod střešního ventilátoru s radiálním kolem o průměru 450 mm. Do vyznačené oblasti se pracovní bod dostane při otáčkách n ≈ 700 1/min. Dále je vidět, jak s nižšími otáčkami klesá výkon radiálního kola. Obdobné radiální kolo použité jako „větrná turbína“ dosáhne takových otáček při rychlosti větru blížící se vichřici. Při rychlosti větru v ≈ 16 km/h dosahuje kolo turbíny o průměru 450 mm výkonu cca Pmax ≈ 5 Pa (0 m3/h) a Mmax ≈ 500 m3/h (0 Pa) při n ≈ 150 1/min. Při rychlosti větru v pásmu v ≈ 5 km/h je příspěvek radiálního kola turbíny mizivý.

Obr. 4: Orientační výkony při paralelním řazení rotačních hlavic a nefunkční paralelní kombinace

Paralelní spojování dvou hlavic nevede při malých rychlostech větru k žádanému výsledku (obr. 5). Jedná se o paralelní řazení radiálních kol, které v oblastech reálných hodnot systémové charakteristiky prakticky nezvyšuje dopravní tlak potřebný pro překonání tlakových ztrát stoupačky, odvodních a přívodních prvků, tvarovek a vedení. Motorizované verze mají význam, pokud má motor ve vztahu k rozměrům radiálního kola dostatečné otáčky a výkon (pro kolo o průměru 450 mm lze uvažovat otáčky od 700 1/min a P ≈ 300 W, 450 1/min a P ≈ 200 W). Motorizovaná „turbína“ je ve skutečnosti radiálním střešním ventilátorem velice jednoduché konstrukce. Podmínkou pro řádnou funkci při vyšších otáčkách by ovšem bylo staticky a dynamicky vyvážené radiální kolo a tuhá konstrukce (tuto podmínku dostupné turbíny většinou nesplňují).

Systém stále zůstává závislý na povětrnostních podmínkách, a to i v případě použití motorizovaných hlavic s nízkými otáčkami a výkonem motoru. Nevýhodou také je současné větrání všech bytových jednotek v domě a energetické ztráty neřízeným větráním. Systém je pro moderní rekonstrukce nepoužitelný.

Decentrální nucené větrání
Větrání je zajištěno ventilátory osazenými v jednotlivých místnostech a připojených do stoupacího sběrného potrubí. Tlakové ztráty stoupačky, tvarovek, přívodních a průchozích prvků jsou kryty výkonem individuálních ventilátorů v bytových jednotkách. Přívod vzduchu se zajišťuje přívodními prvky za otopnými tělesy, přívodními regulačními prvky v rámech oken, termostatickými přívodními prvky a podobně. Ventilátory jsou v provozu podle požadavku uživatelů, mohou být ovládány hygrostaty, termostaty, čidly CO₂, doplněny doběhovými spínači a spínači pro funkci trvalého sníženého větrání.

Tento systém představuje účinnou metodu odpovídající současnému stavu techniky, dosažené parametry větrání odpovídají soudobým komfortním a hygienickým požadavkům na větrání. Ve spojení s elektronickými čidly CO₂ či jinými vhodnými regulačními prvky mohou splňovat i soudobé požadavky na energeticky úsporné a účelné větrání (zejména při použití moderních motorů s nízkou spotřebou a vysokou účinností).

Náklady na větrání jsou jednoznačně hrazeny uživatelem, který sám rozhoduje o režimu větrání. Díky samoregulačním charakteristikám ventilátorů (obr. 6) lze eliminovat nevýhody šachtového větrání, u kterého je kvalita větrání závislá na povětrnostních podmínkách a vztlaku ve stoupačce. Ventilátor zajišťuje zachování přibližně stejného průtoku při změně systémové charakteristiky. Při použití ventilátorů s těsnými klapkami nedochází k pronikání pachů mezi byty, systém má dostatečný tlak na krytí ztrát rozvodů a přívodních prvků včetně tlumičů hluku. Výhodou systému je také to, že jsou účelně větrány jen potřebné prostory.

Obr. 6: Schéma decentrálního (nahoře) a centrálního (dole) nuceného větrání

Nevýhodou systému decentrálního větrání je výkonové dimenzování na 100 % výkonu. Při realizaci je třeba vhodně volit ventilátor s dostatečným externím tlakem a průtokem, který bude schopen překonat tlakové ztráty systému. Vzhledem k tomu, že rozměry stávajícího stoupacího potrubí jsou často poddimenzované, projektant vzduchotechniky (VZT) a provozovatel objektu musí zohlednit technické možnosti ve vztahu k projektovaným a hygienickým požadavkům (soudobost používání, maximální rychlosti proudění, výkon ventilátoru atd.). Vždy je nutno volit radiální ventilátory, axiální ventilátory obvykle nemají dostatečný dopravní tlak. Nevýhodou je také emise hluku od ventilátorů přímo v obytných místnostech. To však lze snížit použitím speciálních ventilátorů s malým hlukem a filtry vibrací motorů.

Při použití decentrálního větrání zůstává nedořešený problémem odvětrání digestoří – digestoře s vlastními ventilátory nelze připojovat do společného stoupacího potrubí, protože dochází k přefukování a pronikání pachů do sousedních bytových jednotek. Možným řešením je odvádění vzduchu z digestoří samostatně do společného potrubí, případně jeho vyvedení přímo přes stěnu bytu mimo budovu nebo použití cirkulačních digestoří.
 
Ing. Ivan Cifrinec, MBA
Autor je ředitelem firmy ELEKTRODESIGN ventilátory, spol. s r. o.

Foto a obrázky: archiv autora, ELEKTRODESIGN ventilátory

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

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.