Decentralizované větrání na ISH 2017
Malé jednotky pro decentralizované větrání jsou standardem nabídky trhu. Veletrh ISH ukazuje, že jsou řazeny do sortimentu nejen dodavatelů vzduchotechniky, ale i tradičních dodavatelů dříve se soustřeďujících například jen na zdroje tepla. Podle konstrukce je lze dělit do několika kategorií. Základem jsou jednotky obsahující jen ventilátor. Nad ním jsou jednotky se zpětným získáváním tepla a ty lze dělit na obousměrně pracující se společnou cestou vzduchu nebo s oddělenými cestami vzduchu.
Potřeba nuceného větrání je v současnosti nejen trendem, ale obecně přijatou nutností v objektech, které směřují k co nejnižší spotřebě energií na jejich provoz. I rychle a namátkou provedená prohlídka expozicí na letošním veletrhu ISH ukázala, že svět větrání je rozdělen na decentrální a centralizované. A také to, že větrací jednotky se objevily i v nabídce firem, u kterých by to člověk ani nečekal. Trend nabídnout co nejvíce výrobků oblasti TZB pod jednou značkou se nevyhýbá ani dříve specialistům na zdroje tepla. Na jednu stranu jde o doplnění sortimentu, snahu udržet zákazníka a těžit z jeho příklonu k určité značce, z druhé strany lze tento proces chápat i jako přípravu na budoucnost, na svět digitální komunikace mezi přístroji, které budou muset být vybaveny univerzálně komunikujícím systémem. Teplo zůstává v popředí zájmu vedoucích výrobců zdrojů tepla. Ale toto dnes již úzké zaměření se mění na vnitřní klima, v širším významu komplexní pohodu a s odstraněním rutinních prací.
Jednou z možností, jak zajistit řízenou výměnu vzduchu v obytných místnostech, je decentralizované větrání. Je založeno na relativně jednodušších zařízeních, větracích jednotkách, které zajišťují výměnu vzduchu v jedné místnosti. Tomu odpovídá jejich výkon. Základem je Pettenkoferovo kritérium, tj. přivést minimálně 25 m3 čerstvého vzduchu na osobu za hodinu. Pro obytné místnosti lze vycházet z doporučená výměny vzduchu například 0,5 krát za hodinu (značí se „n“, tedy n = 0,5). Například u pokoje o rozměrech 4 x 4 x 2,6 metru s objemem 41,6 m3 je žádoucí každou hodinu vyměnit 20,8 m3 vzduchu. Vidíme, že 20,8 m3 je méně jak 25 m3, a tak například při trvalém pobytu dvou osob v dané místnosti by se mělo měnit 50 m3 vzduchu za hodinu. Základy problematiky větrání jsou popsány v mnoha článcích, viz například z archivu TZB-info „Vnitřní prostředí budov a tepelná pohoda člověka“. Výkony decentralizovaných větracích jednotek se obvykle pohybují okolo 70 m3/hodina, případně více, takže zajišťují větrání pro 3 osoby.
Za účelem výměny vzduchu lze použít jednoduchý ventilátor, který z místnosti odvede spotřebovaný vzduch a na jiném místě v místnosti se do ní větrací mřížkou čerstvý vzduch přivede. Z hlediska spotřeby energií jde o řešení srovnatelné s větráním oknem. Jeho výhodou však je, že máme možnost intenzitu větrání řídit. Nejjednodušeji časovým omezením provozu ventilátoru. Elektrické příkony ventilátorů, které bylo možné na ISH vidět, se pohybují řádově od cca 2 do 7 Watt, což znamená, že náklady na trvalý celodenní provoz nepřekročí cca 1 Kč. A to by mohl být případ ventilátoru s výkonem 50 m3 za hodinu v podmínkách uvedených v odstavci výše. O energeticky úsporném provozu se však hovořit nedá, protože s odváděným vzduchem se odvede i všechno teplo v něm obsažené. Samotný ventilátor není vybaven vzduchovým filtrem, dobrou ochranou proti průniku hluku do místnosti z venku atd., což jsou velmi významná kritéria pro volbu řešení.
S cílem šetřit tepelnou energii se pro větrání používají jednotky se zpětným získáváním tepla. To znamená, se při větrání z odváděného teplého vzduchu nějakým způsobem získá co možná nejvíce tepla a tím se tento vzduch ochladí. Získané teplo se předá přiváděnému vzduchu studenému, který se ohřeje. Historicky tuto úlohu zvládala poměrně velká vzduchotechnická zařízení. V současné době je však na trhu již více variant i malých větracích jednotek se zpětným získáváním tepla, rekuperací tepla, pro decentralizované větrání. Tato zařízení se liší svou konstrukcí a použitým způsobem zpětného získávání tepla.
Větrací jednotky s obousměrnou cestou vzduchu
Za jednodušší lze považovat ta, která mají jednu, a to obousměrnou cestu pro vzduch. Jsou vybavena ventilátorem, který po určitou dobu tlačí či nasává vzduch z místnosti směrem ven a po určité době se směr otočí a ventilátor vzduch do místnosti z venku tlačí či nasává. Doba provozu jedním směrem se v praxi pohybuje nejčastěji okolo 60 až 70 sekund. Účelem střídání směru proudění vzduchu je to, že při průchodu vzduchu speciálním teplo akumulujícím tělesem vzduch tomuto tělesu teplo předává a těleso se ohřívá. Po změně směru proudění vzduchu se přiváděný chladný venkovní vzduch od tělesa ohřívá. Princip činnosti je dobře zřetelný z grafiky jednoho z dodavatelů, a to německé společnosti getAir GmbH. a Co.KG (http://www.getair.eu)
Obr. 1 Větrací jednotka se nachází ve fázi odvádění spotřebovaného teplé vzduchu z místnosti ven. Tento proces trvá přibližně 60 sekund až 70 sekund.
Obr. 2 Po otočení směru chodu ventilátoru se větrací jednotka se nachází ve fázi přivádění studeného čerstvého vzduchu z venkovního prostředí do místnosti. I tento proces trvá přibližně 60 až 70 sekund. Pak se zase změní směr chodu ventilátoru a jednotka se vrátí do fáze na obrázku č. 1.
V reálných konstrukcích takto řešených větracích jednotek se používá například válcové keramické těleso, kterým po jeho délce prochází velké množství pro vzduch průchozích kanálků. Počet a velikost kanálků musí být takové, aby těleso nekladlo průtoku vzduchu příliš velký odpor a nebyl zapotřebí velký výkonu ventilátoru. Nejde o běžný keramický materiál, jeho vlastnosti jsou optimalizovány směrem k dobrému jímání a předávání tepla do vzduchu. Dalším řešením je například poskládání keramických trubiček do svazku, který připomíná svazek brček na pití nápojů.
Obr. 3 Příklad skutečného provedení konstrukce malé větrací jednotky se zpětným získáváním tepla s keramickým tělesem (Pramen: getAir GmbH. a Co.KG, http://www.getair.eu
Obr. 3 Princip střídání směru proudění vzduchu je stejný, jiná je konstrukce tělesa pro získávání a předávání tepla. Je z hliníkových lamel.
Jiný typ řešení tělesa pro odebírání a odevzdávání tepla je založen na plochých kovových lamelách umístěných podélně ve směru proudění vzduchu. Zde se využívá velká tepelná vodivost hliníkových lamel, viz obr. 3.
Z popisu funkce je zřejmé, že použitý ventilátor mění směr otáčení. Z principu konstrukce ventilátorů vyplývá, že takový ventilátor bude mít o něco nižší účinnost, než by měl ventilátor jednosměrný. Používají se však ventilátory minimálních příkonů s pohonem EC motory, a tak nejde o významnou energetickou ztrátu.
Každá takto řešená jednotka je vybavena elektronickou řídicí jednotkou řídící chod ventilátoru v přednastavené časově periodě.
Zásadní výhodou těchto větracích jednotek je jejich jednoduchá instalace. Postačuje otvor skrz stěnu obvykle okolo 115 mm. Vše je skryto ve zdi, viditelný je pouze venkovní a vnitřní kryt s větracími štěrbinami.
Obousměrně pracující větrací jednotky šetří okolo poloviny tepla, které by jinak bylo ztraceno.
Větrací jednotky s oddělenými cestami vzduchu
Mezi decentralizovanými větracími jednotkami najdeme i takové, které mají pro odváděný a přiváděný vzduch samostatné cesty. Toto řešení se konstrukčně podobá velkým větracím jednotkám. Miniaturizací konstrukčních částí se podařilo celkové rozměry zmenšit, ale přesto vyžadují o něco větší prostor. Zatímco pro instalaci obousměrných jednotek postačuje otvor skrz stěnu o průměru cca 115 mm, tak tyto jednotky vyžadují světlost otvoru okolo 160 mm až 250 mm. Velikost otvoru závisí na tom, zda jsou všechny části jednotky skryté ve zdi nebo jsou částečně či zcela umístěné před stěnou.
V těchto jednotkách mohou být použity nejen radiální (mají vrtulové řešení lopatek), ale i axiální (více lopatek na mezikruží) ventilátory.
Obr. Pohled na část řezu větrací jednotkou s oddělenými proudy vzduchu obsahující dva radiální ventilátory. Oba ventilátory jsou na společné ose, s jedním motorem, točí se stejným směrem, ale tvarovým řešením komory jsou proudy vzduchu odděleny a mají opačný směr. Venkovní mřížky, stejně tak vnitřní mřížky, musí směrovat proudy vzduchu do různých stran, aby se nemísily a provětrávaly celou místnost.
Obr. Pohled na vnitřní část decentralizované větrací jednotky po sejmutí krytu ukazuje křížový výměník, který lze snadno vyndat a čistit. Ovládací panel na boku naznačuje možnost nastavení intenzity větrání.
Obr. Při provozu větrací jednotky v ní může kondenzovat vzdušná vlhkost. Na toto je dobré myslet při volbě umístění. V instalačních návodech je doporučován mírný sklon průchodu skrz stěnu směrem ven. Vnější kryty jednotek bývají opatřeny „okapničkou“, případně i designově řešeným vývodem. Rovněž je vidět řešení vzduchových mřížek, které směřují na různé strany.
Zatím co u obousměrných větracích jednotek je geometrická orientace přívodu a odvodu vzduchu vždy stejná, protože nemůže dojít k promíchání odváděného a přiváděného vzduchu, tak u těchto jednotek je nutné směrovat přívod vzduchu a odvod vzduchu vždy na opačné strany, aby nedocházelo k promíchávání. Toto zajišťuje venkovní a vnitřní kryt jednotky svým tvarováním.
Všechny typy decentrálních větracích jednotek mohou být vybaveny čidly vlhkosti, teplot, tlaku, které ve spojení s elektronickým řízením umožňují dokonalý komfort a bezpečný provoz. Samozřejmostí je vyměnitelný vzduchový filtr a důležitou vlastností je možnost čistit vnitřek jednotky včetně teplosměnného tělesa nebo teplosměnného výměníku.
Účinnost těchto jednotek závisí na použitém výměníku tepla, na jeho schopnosti převádět nejen teplo citelné, ale i latentní, které je obsaženo ve vodních parách ve vzduchu. V případě technicky nejdokonalejších řešení se může blížit i 90 %.
Cílem toho článku nebylo podat vyčerpávající přehled dnes dostupné techniky, ale upozornit na základní možnosti, které představil veletrh ISH 2017. A to v době, kdy u nás klesá nebo stagnuje výstavba nových bytů a domů a roste význam modernizací. Bohužel právě segment úprav obytných prostorů má často sklony k podcenění významu větrání, k improvizovaným řešením. Nejsou nutná. I na českém trhu je již široká nabídka vhodných výrobků.
