Stále více důvodů pro řízené větrání s rekuperací tepla
Větrání otevřeným oknem je u nás zatím „nejsympatičtějším“ způsobem výměny vzduchu v místnostech, neboť si nežádá žádných technických vymožeností. Tento způsob se však příliš neosvědčil v letošních tropických vedrech, a ze zkušenosti také víme, že v zimě vede nedisciplinované větrání systémem „otevřít okno a zapomenout“ ke značným únikům drahého tepla. Jak se ukazuje, větrat tímto způsobem nebude vždy možné a z energetického a ekonomického hlediska i nevýhodné.
Energie, potřebná pro dohřev větracího vzduchu, přitom vyžaduje u průměrného rodinného domu příkon cca 3 kW, což může u dnešních moderních konstrukcí rodinných domů znamenat i 40 % ročních nákladů na vytápění.
Jestliže na jedné straně stavíme moderní, dokonale zateplené domy, abychom ušetřili co nejvíce tepelné energie, na straně druhé bychom měli zabezpečit odpovídající výměnu vzduchu. V nevětraných objektech dochází ke koncentraci oxidu uhličitého, přidává se vnitřní vlhkost, zápachy a výpary. To vede k tvorbě plísní, a navíc vlhké prostředí svědčí roztočům. Čtyřčlenná rodina vyprodukuje v průměru 14 litrů vzdušné vlhkosti za jeden den. Větráme-li otevřeným oknem se všemi negativními důsledky, do domu se dostávají prach a pyly, vzniká průvan nebo jsou teploty nerovnoměrně rozložené. Za své bere tepelná pohoda, klid je narušen hlukem z ulice, nehledě na nebezpečí vloupání… Není tedy lepší větrat, aniž bychom otevřeli okno?
Větrání beze ztrát
Řešením je řízené větrání se zpětným ziskem tepla, které nabízejí ventilační jednotky s protiproudým výměníkem například firmy Stiebel-Eltron nebo Tecalor. Existují v různých kombinacích, např. s tepelným čerpadlem, solárními panely aj., a kromě větrání mohou zároveň sloužit k ohřevu vody a vytápění. Různě velké, dnes už velmi elegantní „krabice“ klimatizačních jednotek s rekuperací tepla lze umístit do nejrůznějších prostor – do sklepa, na půdu nebo do komory… Stavbu je ale nutno před instalací systému vybavit rozvody větracího vzduchu, do nichž lze zapojit i větrání koupelen a toalet. Naopak se nesmí připojit kuchyňské digestoře, jejichž vzduch obsahuje mastné nečistoty a může větrací zařízení zanést a vážně poškodit. Odvětrávání kuchyní a přívod vzduchu k plynovým spotřebičům je tudíž řešeno zvlášť.
K řízenému větrání celého domu lze použít centrální větrací přístroj bez integrovaného tepelného čerpadla, například výrobek LWZ 170 ze sortimentu koncernu Stiebel-Eltron s křížovým protiproudým výměníkem vzduch–vzduch. Jednotka nasává dvěma ventilátory přes filtry oddělenými vzduchovými kanály vzduch zvenku a znehodnocený vzduch z místností. Oba dva vzduchové kanály jsou vedeny do protiproudého výměníku, kde čerstvý vzduch teplo přebírá a znehodnocený vzduch teplo předává, tj. čerstvý nasávaný vzduch se předehřívá vzduchem vyfukovaným, který odchází do ovzduší. Vysoce účinný výměník umožňuje získat až 90 % tepla z větracího vzduchu. Vzduchové kanály jsou od sebe odděleny, tudíž nedochází k vzájemnému přenosu pachů. Přístroj je vybaven účinnými prachovými a pylovými filtry, takže současně zlepšuje kvalitu vzduchu v domě. Jeho provoz je velmi tichý, může být proto v provozu i v noci. Větrání domu tak může být nepřetržité s přesně stanovenou výměnou vzduchu v jednotlivých prostorech. Jednotka je již v základu vybavena kontakty pro rychlé přepínání výkonu rekuperovaného vzduchu, který lze umístit například v okolí toalet, nebo jiných problematických míst. Jednotka je samozřejmě vybavena rychlopřepínačem a dálkovým čidlem kvality vzduchu, který řídí intenzitu větrání v objektu.
Pro novostavby, zejména pro ty nízkoenergetické bývá výhodné se zamyslet nad komplexním řešením větrání a rekuperací. Komplexní řešení nalezneme například v německém výrobku rodinné společnosti Stiebel-Eltron LWZ 303 SOL. Na rozdíl od předchozích přístrojů využívá nasávaný venkovní vzduch nejen k větrání, ale i jako zdroj energie pro tepelné čerpadlo vzduch/ voda, které je srdcem přístroje. Podle pokynů z řídící jednotky – regulátoru větrá s úplným využitím odpadního tepla z vyfukovaného vzduchu prostřednictvím křížového výměníku a tepelného čerpadla. Tento stroj ohřívá užitkovou vodu ve vestavěném zásobníku a současně je i zdrojem tepla pro ústřední vytápění v domě.
Součástí přístroje je sofistikovaný řídicí systém, jednoduše obsluhovatelný, který optimalizuje všechny provozní režimy a současně slouží jako ekvitermní týdenní regulátor topení a přípravy TUV. Teplo produkované tepelným čerpadlem je buď používáno v nízkoteplotní teplovodní topné soustavě, nebo je jím vyhříván vestavěný zásobník TUV. Tím je současně vyřešen určitý rozpor mezi rozložením potřeby energie pro TUV a tepla z větrání v průběhu dne. Zařízení tedy obsahuje: křížový výměník pro předehřev nasávaného vzduchu vzduchem vyfukovaným, vysoce účinné prachové a pylové filtry, nepřímo vyhřívaný zásobník na 200 l teplé užitkové vody s vnitřním trubkovým výměníkem , tepelné čerpadlo o výkonu 4,2 kW systému vzduch/voda, elektrokotel jako bivalentní zdroj o výkonu až 8,8 kW regulovaný ve 3 stupních, solární výměník, vestavěnou sofistikovanou regulaci všech technologických součástí, která optimalizuje jejich provoz.
Větrání domu může být zcela dimenzováno podle potřeby, bez obav a omezení z tepelné ztráty, způsobené odvětrávaným vzduchem, neboť byl předtím zcela zbaven tepla, které v domě ohřátím nabyl. Velmi účinné vzduchové filtry zachycují prach i pyly a zlepšují výrazně kvalitu ovzduší v domě. S výjimkou několika nejstudenějších dní v roce je navíc tepelná ztráta domu kryta tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo využívá relativně teplou směs odváděného a venkovního vzduchu, takže pracuje s vysokým topným faktorem a tedy s výborným zhodnocením elektrické energie. Pokud se majitel domu rozhodne doplnit systém o sluneční kolektory, ušetří v přechodném období další podstatnou část nákladů na teplo.
Popis (princip) přístroje
1 – venkovní vzduch, 2 – vzduch odváděný z místnosti, 3 – vzduch přiváděný do místnosti, 4 – vzduch odváděný z domu, 5 – křížový protiproudý výměník, 6 – kompresor, 7 – zásobník teplé užitkové vody.
LWZ 303 Integral je kompletním systémem pro centrální větrání a odvětrávání bytů a rodinných domů, a dále k centrální přípravě TUV a dále pro veškeré zásobování teplem pro vytápění. Přístroj je vybaven ventilátorem přiváděného čerstvého vzduchu, který nasává venkovní vzduch přes prachové a pylové filtry a primární stranu křížového výměníku. Tam se vzduch ohřeje teplem odpadního vzduchu a je vháněn do rozvodu čerstvého vzduchu v domě. Druhý ventilátor odsává odpadní vzduch z domu do sekundární části křížového výměníku, kde předehřeje čerstvý vzduch. Odchlazený odpadní vzduch vhání do vstupu tepelného čerpadla, kde odevzdá zbytek energie. Oba tyto ventilátory jsou vybaveny stejnosměrnými motorky s plynulou regulací otáček a umožňují tak přesné nastavení množství čerstvého a odpadního vzduchu.
Třetí, silnější ventilátor dodává přídavný venkovní vzduch do výparníku tepelného čerpadla a současně přisává odpadní vzduch z křížového výměníku. I tento ventilátor má stejnosměrný motor a je regulován z automatiky přístroje.
Teplá voda z kondenzátoru tepelného čerpadla je buď jedním vestavěným čerpadlem dodávána do topné soustavy, nebo druhým vestavěným čerpadlem do vnitřního trubkového výměníku v zásobníku teplé vody.
Pokud je vzhledem k venkovní teplotě nebo okamžité zvýšené potřebě tepla výkon tepelného čerpadla nedostatečný, zapne automatika vestavěný elektrokotel, regulovatelný v 7 stupních až do 8,8 kW. Tepelné čerpadlo i elektrokotel lze blokovat z přijímače HDO v období vysokého tarifu.
Kompresor tepelného čerpadla plnohodnotně pracuje až do venkovní teploty −20 °C. Při této venkovní teplotě nasaje tepelné čerpadlo venkovní vzduch, který ochladí na teplotu až −30 °C a výsledek ochlazení tohoto vzduchu předává tepelné čerpadlo ve formě topné vody například o teplotě 55 °C.
Samozřejmě, že čím tepelné čerpadlo vyrábí studenější vodu, třeba jen 45 °C pro podlahové topení, tím méně se zatěžuje.
Někteří výrobci již dnes nabízí i ventilační jednotky s možností reverzního chodu. Tyto jednotky potom dokáží nejen v zimě topit, ale dokáží i v létě aktivně chladit pomocí kompresoru a chlad po objektu rozvádět pomocí chladících konvektorů nebo kapilár umístěných v podlaze, ve stěnách, nebo ve stropě. Tyto jednotky navíc v kombinaci se solárními panely představují takřka vrchol technického pokroku. Pokrok však není zadarmo. Tyto kompaktní jednotky se většinou vyrábí pro objekty s tepelnou ztrátou do 10 kW a jejich cena opravdu není nízká. Dodávka na klíč se pohybuje v řádech statisíců. Pro názornost efektivnosti těchto strojů si nyní můžeme spočítat vzorovou ekonomiku provozu pro reálný objekt.
Vezměme si dům s tepelnou ztrátou prostupem 8 kW a tepelnou ztrátou větráním 1,5 kW v lokalitě s venkovní výpočtovou teplotou −15 °C. Dům nechť je jen částečně prosklený a má tedy tepelný zisk jen 4,5 kW. Ventilační rekuperační reverzní jednotku doplníme dvěma solárními panely.
Viz přílohu – Realný provoz LWZ 404.xlsx
Ze simulace reálného provozu je vidět, že investovat do novodobých technologii se opravdu vyplácí a ventilační jednotky s dvojstupňovou rekuperací tepla pomocí protiproudého křížového výměníku a kompresoru mají na trhu již opravdu své místo.
STIEBEL ELTRON nabízí technicky vyspělé produkty, které splňují nároky na ekologický i ekonomický provoz v oblasti elektrického ohřevu vody a vytápění, tepelných čerpadel a větracích systémů.
