Jak postavit nízkoenergetický dům - 6. část (Větrání v nízkoenergetickém domě)

Spotřeba energie na ohřev větracího vzduchu tvoří u běžných domů zhruba 30 % celkové spotřeby. Čím je dům lépe izolován, tím je tento podíl vyšší. Pro větrání rodinných domů a bytů neexistují závazné předpisy. Obvykle se větrání navrhuje tak, aby se buď splnil požadavek intenzity výměny vzduchu 0,3 až 0,5 objemu obytných místností za hodinu, respektive aby přívod čerstvého vzduchu byl 25 až 50 m3/h na osobu. V době, kdy v domě nikdo není, by měla být intenzita větrání cca 0,1 objemu/h, kvůli odvodu vlhkosti a případných škodlivin.

Větrání s rekuperací tepla z odpadního vzduchu

Dosud přežívá teze, že dům se musí větrat s intenzitou 0,5 za hodinu, někdy se to dokonce vydává za požadavek normy. Nic takového neexistuje! Takovouto intenzitu větrání uvažovaly starší výpočetní postupy při projektování velikosti radiátorů a s hygienickými požadavky to nijak nesouvisí.

Orientační hodnoty energetické náročnosti budov.

Jak je uvedeno v tabulce, dům bez strojního větrání s rekuperací tepla stěží může být nízkoenergetický. Hlavním důvodem pro strojní větrání je možnost využití tepla z odváděného vzduchu. Nejčastěji se používá tzv. rekuperační výměník, ve kterém znečištěný vzduch odváděný zevnitř předává teplo čerstvému vzduchu přiváděnému zvenčí. V zimě se přiváděný vzduch ohřívá, v létě ochlazuje.

V domě je tak vždy zajištěn dostatečný přívod čerstvého vzduchu a na rozdíl od větrání okny se není třeba o nic starat. Vzduch může být zároveň filtrován, případně i zvlhčován, což sníží prašnost a zvýší komfort v domě. Filtry je pochopitelně nutno měnit či prát, což zvyšuje provozní náklady. Vlastní výměník je obvykle z plastu a lze ho vypláchnout ve vodě se saponátem.

Příklad energetické bilance

Strojní větrání často slouží i pro odvedení přebytečného tepla z jižních místností do chladnějších (neosluněných) částí domu. Pro efektivnější distribuci tepla mezi místnostmi se pak používá systém, v němž část vzduchu cirkuluje. Díky cirkulaci vzduchu je také možné kalkulovat objem čerstvého přiváděného vzduchu podle počtu osob v celém domě. Bez cirkulace je nutno do každé místnosti přivádět množství čerstvého vzduchu podle předpokládaného počtu osob, bez ohledu na to, zda v místnosti někdo skutečně je nebo není, takže celkové množství větracího vzduchu je větší. Tím roste i spotřeba energie a náklady. Cirkulační vzduch spolu s teplem roznáší i pachy, nehodí se proto do domácností kuřáků, chemických experimentátorů, chovatelů zvířat a nešikovných hospodyněk, které často něco připálí.

Dostatek čerstvého vzduchu dělá bydlení příjemným a uživateli je vesměs vysoce oceňován. Nesprávný návrh větracího systému však může způsobit problémy, například může být zdrojem hluku.
Na rozdíl od pasivních domů, kde větrací systém může současně fungovat i pro vytápění (rozváděný vzduch se dohřívá), v nízkoenergetických domech to možné není, rozhodně ne celoročně. Kvůli větší tepelné ztrátě by přiváděný vzduch musel být ohříván na nezdravě vysoké teploty.

Větrací zařízení běžně nabízí stupňovou regulaci s různým množstvím vzduchu. Například pro provoz ve dne je přívod vzduchu vyšší než pro dobu, kdy se spí; pro případ větší návštěvy mívají zařízení „párty režim" s nejvyšším výkonem. U systémů s cirkulací lze nastavovat různý poměr čerstvého a cirkulačního vzduchu. Někdy je možné nastavit různé režimy režimů pro zimní a letní období, běžně má regulace týdenní program (o víkendu se obvykle větrá více než během pracovních dní).

Větrací systém vzduch nejen přivádí, ale i odvádí. Pokud je objem přiváděného vzduchu větší než odváděného, mluvíme o přetlakovém větrání. Přetlakové větrání je poněkud rizikové pro domy, kde lze oprávněně pochybovat o kvalitě provedené parotěsné vrstvy. Přetlak „pumpuje" netěsnostmi do konstrukce vnitřní vlhký vzduch a zvyšuje tak riziko poškození konstrukce zkondenzovanou vlhkostí. Podtlakový systém, kdy se odvádí více vzduchu než se přivádí, pracuje proti směru difuze vodních par. Nelze ho však použít tam, kde chceme topit v kamnech - dům by nasával vnější vzduch přes komín! V každém případě je žádoucí vyregulovat objem přiváděného a odváděného vzduchu vždy tak, aby rozdíl objemů byl co nejmenší a dům se tak přiblížil rovnotlakému větrání.

Správné vyregulování větracího systému je jednou z dosud podceňovaných stránek strojního větrání. Je důležité, aby množství vzduchu protékajícího jednotlivými výústkami odpovídalo projektové hodnotě (s jistou tolerancí). V opačném případě může docházet k pocitům průvanu, zvýšení hluku nebo vytvoření „zkratu" mezi přívodem a odtahem, takže část prostoru v domě bude větrána málo nebo vůbec.

Správně vyregulovaný systém znamená i nízkou spotřebu elektřiny na pohon ventilátorů. Špatně nastavený ventilátor může mít několikanásobnou spotřebu při stejném vzduchovém výkonu!

Větrací systémy se zpravidla navrhují jako centrální, s jednou větrací jednotkou pro celý dům. Rozvody se pak vedou v podlahách či stropech nebo stropních podhledech. Je také možné osadit do každé místnosti samostatnou větrací jednotku, nejčastěji pod okno. Nevýhodami jsou zpravidla horší účinnost, přenos hluku do místnosti, zábor prostoru a obvykle i vyšší investiční náklady. Výhodou je možnost větrat každou místnost individuálně, v různé době, s různou intenzitou, dále také jednodušší stavební projekt i vlastní stavba.

Pro konečnou spotřebu energie je důležitá účinnost rekuperace. Výrobci vzduchotechnických zařízení uvádějí účinnost od 70 do 90 %. Účinnost obecně klesá s objemem větracího vzduchu, takže menší jednotka pracující na plný výkon bude mít horší účinnost než větší jednotka, která běží na polovinu výkonu.

Pokud je dům netěsný, účinnost rekuperace dále klesá. Pokud například 10 % vnitřního vzduchu uteče netěsnostmi v konstrukcích, klesne i množství tepla, které by se mohlo v rekuperačním výměníku využít.

Větrací jednotka s rekuperací tepla. Foto: K. Srdečný

Tepelné čermadlo ve větracím systému

Rekuperace může být nahrazena tepelným čerpadlem, které odebírá teplo z odpadního vzduchu a ohřívá přiváděný vzduch (případně vodu) pro vytápěcí systém nebo ohřívá užitkovou vodu. Z hlediska energetiky domu to je jedno - energie by byla potřeba tak jako tak. Některá zařízení na českém trhu zajišťují jen odtah vnitřního vzduchu, čerstvý vzduch je přiváděn bez předehřevu.

Zásadní výhodou je vyšší využití tepla z odváděného vzduchu. V rekuperačním výměníku lze odváděný vzduch (např. + 20 °C) ochladit jen na teplotu přiváděného vzduchu (např. + 10 °C), zatímco tepelné čerpadlo ho ochladí i pod nulu. Jinou výhodou může být přiznání elektrické sazby pro tepelná čerpadla.

Problémem nicméně je to, že ve vnitřním vzduchu není a nemůže být dost energie na to, aby vytopila dům. Topný faktor není nijak vysoký. Proto mají tyto systémy další zdroj nízkopotenciálního tepla: výměník pro ochlazování vnějšího vzduchu nebo půdní kolektor ochlazující zeminu v okolí domu. Obvykle mají také elektrokotel pro použití v těch několika týdnech v roce, kdy výkon tepelného čerpadla nedostačuje.

Tepelné čerpadlo ochlazující odváděný větrací vzduch

Zemní vzduchový kolektor

Poměrně populární je doplňovat větrací systém zemním výměníkem tepla (ZVT). Myšlenka je prostá: v zimě je pod zemí tepleji než venku, v létě naopak chladněji. Proč tento teplotní rozdíl nevyužít i v dalších budovách?

Jestliže je dům vybaven strojním větráním (a to nízkoenergetické domy jsou téměř bez výjimky), nabízí se řešení samo. Přiváděný vzduch se prožene podzemním potrubím, kde se v zimě ohřeje a v létě ochladí.

Potrubí se ukládá do hloubky 1,5 až 2 m, což nevyžaduje příliš mnoho zemních prací, zejména při novostavbě. I v této hloubce však teplota kolísá zhruba od 5 do 15 °C. Je zřejmé, že i během topného období nastávají chvíle, kdy je teplota venkovního vzduchu vyšší, než může být teplota země. Kdyby se takovýto vzduch nasával podzemním kolektorem, ochlazoval by se namísto žádoucího ohřevu. Proto je nutné, aby větrací systém mohl nasávat vzduch také přímo, např. otvorem na fasádě. Dovoluje-li to architektura objektu, je vhodné pořídit jednoduchý vzduchový kolektor na jižní (osluněné) fasádě, přes nějž se může venkovní vzduch nasávat a současně ohřívat. Přepínání mezi těmito dvěma režimy (kolektor/přímé nasávání) může být ruční nebo automatické. Při ručním řízení je potřeba často kontrolovat, zda není vzduch vystupující z podzemí chladnější než vzduch venku. Nejjednodušší systémy prostě "vypínají" kolektor při pevně nastavené venkovní teplotě, obvykle 9 °C.

Zejména na jaře, kdy je země už poměrně vychlazená a denní teploty poměrně vysoké, nemá smysl ZVT využívat. Znamená to, že i když je větrací systém v chodu skoro nepřetržitě, je podzemní vzduchový kolektor v provozu asi polovinu této doby. Nejvyšší efekt má kolektor začátkem topné sezóny, kdy je země nahřátá sluncem a teplem z ochlazovaného letního vzduchu. V nízkoenergetickém domě však topná sezóna začíná později (a končí dříve), díky důkladným izolacím a využití pasivních solárních zisků. Kolektor se tak využívá kratší dobu. Energetický přínos pro vytápění rodinného domku se dá čekat ve výši 500 až 1000 kWh za rok.

Finanční úspora je tedy v řádech stokorun ročně, návratnost investice je tedy poměrně dlouhá.

Zdá se, že hlavní důvody pro instalaci ZVT jsou dva: letní ochlazování přiváděného vzduchu a protimrazová ochrana systému v zimě. V nízkoenergetickém domě druhý důvod odpadá, protože ve vzduchotechnické jednotce nemusí být teplovodní výměník pro dohřev vzduchu, nemá tedy co zamrznout (na rozdíl od pasivních domů, kde je dohřev vzduchu pravidlem).

Schéma zemního výměníku tepla