Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Hybridní ventilace – 3. část

Pro nejbližší budoucnost se nejperspektivnějšími technologiemi v oboru větrání dle očekávání odborníků stanou systémy založené na principech řízeného hybridního větrání. Je to dáno tím, že možnosti dalšího vývoje a zlepšování systémů ryze nuceného nebo přirozeného větrání v oblastech úspory energií a kvality vnitřního prostředí již dosahují svých limitů.

3 Výzkum a vývoj

3.1 Předmět výzkumu

Všechny koncepty hybridního větrání popsané v kapitole 2 jsou dalece vzdáleny optimálnímu řešení. Nicméně, jedná se o první přístup k řešení problému ze strany projektantů. Stále však máme o problematice nedostatečné znalostí a řada výzkumných bodů dosud není zodpovězena:

  • jaká strategie větrání by měla být zvolena, aby došlo k optimalizaci energetické účinnosti, kvality vnitřního vzduchu a tepelné pohody,
  • jaký způsob regulace je nejvhodnější,
  • jaké parametry regulace by se měly používat pro různé klimatické podmínky a požadované průtoky,
  • jak uspořádat nebo nadimenzovat větrací systém jak pro režim přirozeného, tak pro režim nuceného větrání, včetně komponentů jako jsou otvory, potrubí, ventilátory, vnitřní přepady, tepelné výměníky apod.

3.2 Vývoj

Ve vývoji hybridních systémů, který v současnosti probíhá v řadě evropských zemí, hrají důležitou roli následující aspekty:

  • lokální versus centrální odtah
  • seřízení přívodu a odtahu
  • samoregulační přívodní vyústky
  • nízkotlaké potrubí podpořené působením větru a vztlaku
  • optimální návrh otáčivého větracího nástavce
  • automatická regulace pomocí infračerveného čidla, vlhkostního čidla nebo čidla CO2 nebo časovým spínačem
  • optimální dimenzování potrubí
  • optimalizace návrhu ventilátoru

4 Náklady hybridního systému

4.1 Obecně

Náklady jsou jedním z rozhodujících faktorů při výběru větracího systému. Výsledkem je, že se volí takové řešení, které při nejnižších vstupních nákladech splňuje pouze požadavky stavebních předpisů. Zadavatelé si obvykle neuvědomují, jaký vliv může mít kvalita větracího systému na náklady životního cyklu jak samotné ventilace, tak celé budovy. Proto by specifikace nákladů měla obsahovat:

  • počáteční (investiční) náklady,
  • náklady na údržbu,
  • náklady na energie.

Získat údaje o nákladech a porovnat je bývá obtížným úkolem. Značný dopad na celkové náklady má rovněž příslušná národní legislativa, předpisy a energetická politika země.

Vstupní a celkové náklady některých případových studií z projektu Hybvent jsou uvedeny na Obrázku 7 a Obrázku 8.

4.2 Náklady na údržbu

Pro přesné vyčíslení nákladů vynakládaných na údržbu hybridních větracích systémů je k dispozici jen omezené množství vstupů. Níže jsou uvedeny různé činnosti údržby systému hybridního větrání.

  • Pravidelná údržba. Mohou být vyžadovány následující činnosti: čištění krycích mřížek, filtrů a kanálů, měření průtoků vzduchu (vyvážení) a případně výměna filtrů.
  • Údržba na základě stížnosti. Stížnosti jsou velmi vzácné, naopak pravidlem bývá vysoká úroveň spokojenosti uživatelů.
  • Náklady na údržbu budovy kvůli provozu větracího systému. Nejsou známy žádné účinky větracího systému na budovu, které by vyžadovaly údržbu navíc.

4.3 Náklady na energie

Předpokládá se, že systémy hybridního větrání mají vysoký potenciál v oblasti snižování energetické náročnosti budov. Konkrétní náklady na energie v případových studiích z projektu Hybvent se pohybují v rozmezí 7–26 €/m² podlahové plochy.

Obrázek 7: Počáteční náklady na instalaci některých systémů hybridního větrání v porovnání s referenční budovou z Hybventu
Obrázek 7: Počáteční náklady na instalaci některých systémů hybridního větrání v porovnání s referenční budovou z Hybventu
Obrázek 8: Celkové náklady na budovu pro některé případové studie v porovnání s referenční budovou z Hybventu
Obrázek 8: Celkové náklady na budovu pro některé případové studie v porovnání s referenční budovou z Hybventu

5 Navrhování systémů hybridního větrání

Hybridní způsob větrání silně závisí na venkovním klimatu, mikroklimatu v bezprostředním okolí budovy stejně jako na tepelném chování budovy, a proto je nesmírně důležité vzít tyto faktory v potaz při prvotním návrhu. Výstupem z prvotního návrhu je volba orientace budovy a návrh konstrukčního a půdorysného řešení budovy, které minimalizuje tepelnou zátěž budovy v obdobích veder, společně se zvolenou strategií větrání umožňuje v konkrétním místě plně využít převládající hnací síly (vítr a/nebo vztlak) a zajišťuje patřičnou distribuci vzduchu po budově. Také je důležité zohlednit záležitosti jako potenciál nočního chlazení, hluk a znečištění ovzduší v okolí a také požární bezpečnost a zabezpečení.

Ve fázi klimatického návrhu se řeší režim přirozeného větrání hybridního systému. Podle zvolené strategie pro denní i noční větrání se navrhuje umístění a velikost otvorů v budově, také prvky pro zesílení hnacích sil, jakými jsou třeba solární komíny a tepelné zásobníky. Zohledňují se pasivní metody pro ohřev a/nebo ochlazení venkovního vzduchu a také rekuperace tepla a filtrace. Volí se vhodná strategie regulace režimu přirozeného větrání a rozhoduje se o úrovni automatické a/nebo ruční regulace a úrovni interakce uživatelů.

Ve třetím kroku je navržen potřebný systém nuceného větrání pro zajištění tepelné pohody a energetických požadavků. Vhodným systémem může být na jedné straně jen jednoduchý odsávací ventilátor pomáhající zlepšit hnací síly, ale na druhé straně i rovnotlaký systém nuceného větrání anebo klimatizační systém.

Pro optimalizaci spotřeby energie potřebné při zajišťování příjemného vnitřního prostředí se určí strategie regulace hybridního větrání a celého odpovídajícího systému. Účinná a výkonná klimatizace a větrání vnitřních prostor má největší šanci na úspěch, pokud návrhový proces probíhá logickým způsobem, systémem postupného návrhu se zvyšující se podrobností směrem k výslednému návrhu.

U hybridního větrání je postup návrhu ještě důležitější kvůli potřebě komplexního projekčního týmu, který musí – současně – zahrnovat uživatele, vlastníka budovy, architekta, stavebního inženýra a specialisty pro vnitřní prostředí a energetiku.

Návrh TZB tvoří několik fází: koncepční fázi návrhu, základní fázi, podrobnou fázi a vyhodnocení návrhu.

Odkazy

  • [1] Heiselberg, Per. Principles of Hybrid Ventilation. Aalborg Technical University, Aalborg, Denmark, April 2002
  • [2] EU Project Reshyvent. Cluster Project on Demand Controlled Hybrid Ventilation in Residential Buildings with specific emphasis of the Integration of Renewables. Cauberg Huygen. Maastricht, The Netherlands, April 2001
  • [3] Wouters, P. Classification of hybrid ventilation concepts. Belgian Building Research Institute
  • [4] Brussels, Belgium, September 1999
  • [5] Gids, W. F. de. Hybrid Ventilation Concepts, Developments and Challenges. TNO Building and Construction Research, Delft, The Netherlands, April 2001
  • [6] Aa, A. v.d. Cost of Hybrid Ventilation Systems. Cauberg Huygen, Rotterdam, The Netherlands, February 2002.
 
Komentář recenzenta Ing. Miloš Lain, Ph.D.

Článek se zabývá hybridním větráním obytných domů. Tento způsob větrání kombinující přirozené a nucené větrání umožňuje zajištění kvalitního vnitřního prostředí při minimálních energetických nárocích. V článku je provedena klasifikace systémů hybridního větrání. Článek zmiňuje výhody tohoto systému a upozorňuje na úskalí při jeho návrhu. Pro dvě konkrétní budovy je dokumentováno řešení systému hybridního větrání. Článek obsahuje i porovnání investičních nákladů na tento systém v dalších budovách.

English Synopsis
Hybrid Ventilation – Part 3

For the near future the expectation of experts is that the most promising systems will be based on demand-controlled hybrid ventilation technologies. Hybrid ventilation systems can be described as systems providing a comfortable internal enviroment using different features of both natural ventilation and mechanical systems at different times of the day or season of the year.