Renovace vzduchotechniky bytových domů

Renovace domu - renovace vzduchotechniky
Renovacím starších, zejména panelových bytových domů je dlouhodobě věnována velká pozornost i značné ekonomické prostředky. Co je však předmětem renovace? Vzhledem k tomu, že hlavním důvodem je snaha šetřit energii a tuto snahu lze nejlépe realizovat na úsporách energie tepelné, je stěžejním předmětem renovace obálka budovy, tedy výměna oken a zateplení vnějších stěn. Dále, kvůli své omezené životnosti, přichází na řadu vnitřní rozvody vodovodu a kanalizace. Vzduchotechnika zůstává v pozadí. Přesto zásahy do obvodového pláště vyvolávají nejen nutné úpravy v otopné soustavě, jejíž bezchybná funkce a přizpůsobení se novým podmínkám po zateplení jsou nezbytné pro dosažení předpokládaných úspor, ale znamenají i kvalitativní změnu vnitřního mikroklimatu. Tato změna je podmíněna vlastnostmi nových oken. Zvolí-li si uživatel sice těsná, ale přirozené větrání umožňující okna, může být jejich instalace přínosem. Pokud se otázkou větrání začne zabývat ve chvíli, kdy začnou být na vnitřních površích místností patrné plísně, je již pozdě. Alarmující je situace v případě, kdy se v tomto nevětraném prostoru nachází i otevřené plynové spotřebiče, např. sporáky nebo kotle. Přestože tato informace není žádnou novinkou, je o to více udivující, že se podobné případy stále v technické praxi vyskytují.

Klasifikace oken
Pro úplnost je vhodné připomenout, že z hlediska průvzdušnosti se okna třídí do klasifikačních tříd. Klasifikaci oken podle výsledků zkoušek průvzdušnosti pro kompletně sestavená okna a dveře stanovuje ČSN EN 12 207 (74 6011), do tříd 0, resp.1 až 4. Zkušební vzorek patří do určité třídy, není-li u žádného zkušebního tlaku překročena mezní hodnota průvzdušnosti dané třídy. Norma uvádí referenční průvzdušnost vztaženou na celkovou plochu a na délku spáry při zkušebním tlaku 100 Pa. Vyráběná okna současného trhu většinou spadají do třídy 4 nebo 3. Referenční průvzdušnost na jednotku délky spáry při rozdílu tlaku 100 Pa ve třídě 4 je 0,75 m3h-1m-1, ve třídě 3 je 2,25 m3h-1m-1. Tato hodnota udává, kolik vzduchu projde za hodinu 1 m spáry při rozdílu tlaku 100 Pa. Pro dvě okna o rozměrech 1,80x1,60 m je tedy ve třídě 4 při tomto tlakovém gradientu průtok vzduchu 10,2 m3h-1, a to ještě za předpokladu, že je z místnosti umožněn odvod vzduchu. Tlakový spád 100 Pa je ovšem jen referenční hodnotou a odpovídá např. dynamickému tlaku větru při rychlosti 12 ms-1. Je zřejmé, že za běžných podmínek a rychlostí větru, který je významnou působící silou pro přirozené větrání, bude průtok vzduchu výrazně nižší. Jistě, je možné okno otevřít a dodržet vhodné koncentrace škodlivin, zejména CO2 tím, že v pravidelných intervalech, podle velikosti bytu a jeho zatížení osobami, bude uživatel svědomitě otevírat okno. Smířit se ovšem musí se ztrátou akustických vlastností a do jisté míry i se sníženou funkcí protisluneční ochrany, protože přes zavřené žaluzie v letním období mnoho vzduchu neproudí. Obzvláště zajímavá je v tomto směru problematika bytových kuchyní. Pro udržení koncentrace CO2 na optimální hodnotě 1000 ppm je nutný průtok vzduchu při provozu jednoho hořáku plynového sporáku 450 m3h-1. Tento průtok odpovídá dávce větracího vzduchu pro 18 osob. K odvedení vlhkostní zátěže postačí průtok méně jak poloviční. Plynový sporák je tedy významným zdrojem škodlivin a samotný chod kuchyňského zákrytu, byť provázený velkým hlukem, neřeší tuto situaci dostatečně, není-li k dispozici dostatečný přívod vzduchu. Koncentrace CO2 je jen z jedním z ukazatelů kvality vnitřního vzduchu.

¤ Nástřešní ventilátor po dvaceti letech provozu (vlevo tlumicí komora, vpravo ventilátor)

Ukazatele kvality vnitřního vzduchu
K základním ukazatelům kvality vzduchu patří fyzikální faktory, jako je teplota a vlhkost vzduchu, z chemických faktorů jsou podstatné koncentrace škodlivin, jako je formaldehyd a další těkavé látky, příp. radon. Z biologických faktorů se jedná kromě plísní také o všudypřítomné roztoče. Všechny tyto parametry určují kvalitu vzduchu a tím i hygienickou úroveň bydlení obecně. Přičemž zdravé vnitřní prostředí je jedním ze základních požadavků na výstavbu formulovaných ve vyhlášce č. 137/1998 Sb.

¤ Detail připojení potrubí z kuchyně do společného výtlaku odpadního vzduchu v šatně při rekonstrukci bytu

Úspora energie a ochrana tepla
Dalším, v současnosti obzvláště akcentovaným požadavkem vyhlášky je úspora energie a ochrana tepla. Je nasnadě, že snížením tepelných ztrát prostupem vlivem zateplení roste na významu tepelná ztráta větráním. Asi není sporu o tom, že větrání je hygienicky nutným procesem pro vytvoření zdravého vnitřního prostředí. Je ovšem třeba hledat možnosti, jak jeho bezesporu vysokou energetickou náročnost při zachování hygienického standardu prostředí snížit. Jsou dvě vzájemně kombinovatelné možnosti. První spočívá v recyklaci tepla z odpadního vzduchu, které ovšem přichází v úvahu pouze v systémech nuceného větrání s přívodem i odvodem vzduchu. I tyto systémy mohou najít své místo v bytové výstavbě, blíže se jim věnuje článek na str. 49 - Řešení vzduchotechniky u novostaveb. Například při trvalém průtoku větracího vzduchu 100 m3h-1, což je průtok vzduchu nutný pro čtyřčlenou rodinu, je roční potřeba tepla na větrání 10,4 GJ. Při současných cenách energie to znamená:

• pokud je zdroj tepla zemní plyn, náklad 6000 Kč ročně;
• pokud je zdroj tepla elektřina, přesáhne částka 10 000 Kč ročně.

Z této sumy je možno přibližně polovinu nebo více ušetřit zpětným získáváním tepla. V této souvislosti je třeba upozornit, že úspora tepla je spojena nejen se snížením nákladů, ale také se snížením zátěže životního prostředí CO2 a jinými škodlivinami, které jsou produktem tepelných procesů při spalování ve zdrojích tepla. Směrnice evropského parlamentu 2002/91/ES o energetické náročnosti budov, která byla předvojem nové energetické vyhlášky č. 148/2007 Sb., uvádí, že bytový a terciární sektor, jehož hlavní část tvoří budovy, představuje více než 40 % konečné spotřeby energie a tuto spotřebu je nutno redukovat. Ve směrnici Rady 89/106/EHS ze dne 21. prosince 1988, o sbližování právních a správních předpisů členských států týkajících se stavebních výrobků, se požaduje, aby stavba a její zařízení pro vytápění, chlazení a větrání byly navrženy a provedeny tak, aby spotřeba energie při provozu byla nízká s ohledem na místní klimatické podmínky a požadavky uživatelů. Větší renovace stávajících budov od určité velikosti by měly být pokládány za příležitost učinit opatření ke snížení energetické náročnosti, která budou efektivní z hlediska nákladů. Opatření na snížení spotřeby energie má několik rovin a jednou z nich bude jistě snaha dosáhnout alespoň vyhovujícího hodnocení budovy v novém energetickém průkazu, kde potřeba tepla pro ohřev vzduchu je již zahrnuta ve spotřebě tepla pro vytápění.
Druhou možností je regulace výkonu podle aktuální potřeby. To představuje řízení průtoku vzduchu podle koncentrace zvolené veličiny, nejčastěji CO2 nebo relativní vlhkosti. Obě tyto veličiny vypovídají o přítomnosti člověka - vodní páru i oxid uhličitý produkuje člověk v závislosti na fyzické aktivitě, relativní vlhkost ještě vypovídá o jeho dalších činnostech, jako je vaření, praní nebo koupání. Dalším použitelným způsobem je detekce přítomnosti osob pohybovým čidlem. Takto lze výrazně snížit tepelnou ztrátu větráním v době, kdy je byt prázdný, a naopak zvýšit intenzitu větrání v době, kdy je plně obsazen.

¤ Schéma centrálního podtlakového větrání s plynulou regulací průtoku vzduchu

Renovace vzduchotechniky
Shrnutím výše uvedeného je jednoznačný závěr - renovuje-li se bytový dům za účelem zlepšení jeho vlastností, a to nejen energetických, je to pádný důvod ke kritické revizi a následné renovaci vzduchotechniky. Kromě celkové obnovy domu může být důvodem k renovaci vzduchotechniky i náhlá destrukce původního funkčního VZT systému např. v důsledku požáru, nebo technické opotřebovanosti, kdy již celý systém nebo některé díly neplní svou funkci. Funkční vady vzduchotechniky jsou většinou důsledkem zanedbané údržby, resp. neprovedení včasné opravy těchto zařízení (ventilátory a jejich ovládání z jednotlivých bytů) a nedostatečné údržby v jednotlivých bytech (zanesené, a tedy nefunkční filtrační vložky na odbočkách do společného potrubí).
Rozvoj systémů TZB v posledních desetiletích provází i rozvoj vzduchotechniky, takže pro bytové větrání existuje několik variant řešení, pro které jsou na trhu vhodné komponenty nebo dokonce ucelené systémy. Jednotlivé systémy bytového větrání se zásadně liší v těchto funkčních parametrech:

• množství větracího vzduchu;
• filtrace vzduchu;
• teplotní a vlhkostní úpravy vzduchu;
• hlučnost zařízení;
• distribuce vzduchu;
• tlakové poměry (v budově a mezi místnostmi);
• řízení provozu (spínání uživatelem, časový režim, řízení podle relativní vlhkosti nebo CO2).

Mezi základní funkční požadavky kladené uživatelem na systém bytového větrání bude patřit:

• zajištění hygienicky nezbytného množství venkovního vzduchu z hlediska subjektivně vnímané kvality vzduchu;
• udržování relativní vlhkosti vzduchu v místnostech ve vhodném rozmezí;
• udržování koncentrace škodlivin v místnostech na přijatelné úrovni (toxické látky, radon, prach);
• zabránění šíření požárů mezi byty vzduchotechnickým zařízením;
• nezatěžovat uživatele nadměrným hlukem;
• energeticky a následně ekonomicky úsporný provoz;
• bezpečný, na servis nenáročný dlouhodobý autonomní provoz zařízení.

Mnohé z těchto požadavků jsou protichůdné, vyšší kvalita vzduchu může být zajišťována jen vyššími průtoky vzduchu, což je nepříznivé z energetického a následně z ekonomického hlediska.

Centrální podtlakové větrání s automatickou regulací výkonu
Tento systém je ve starších bytových domech nejrozšířenější. Vzduch se odvádí z míst se vznikem škodlivin, jakou je vodní pára nebo odérové látky, tedy z koupelen, WC a kuchyní. Do společného odvodního potrubí proudí vzduch přes mřížky nebo vyústky, někdy regulovatelné. Na konci potrubí, nejčastěji na střeše, je umístěn společný odsávací ventilátor. Tento systém lze s úpravami zanechat pro větrání hygienických místností, pro kuchyně je však vhodné v jednotlivých bytech doplnění odsávacích zákrytů s ventilátory. Pro renovaci tohoto systému na moderní úsporný větrací systém je nutné použít tři stěžejní prvky:

• ventilátor s plynulou regulací otáček a řízením průtoku vzduchu na konstantní tlak;
• odvodní ventily s automatickou regulací průtoku vzduchu podle objektivní fyzikální veličiny;
• přívodní elementy ve fasádě budovy, integrované do oken nebo samostatné.

Ventilátory bývaly dříve výrazným zdrojem hluku, a z tohoto důvodu byly i násilně vyřazovány z provozu. Prostá výměna ventilátoru - i za moderní výrobek - tento problém neodstraní. U velkých ventilátorů ho však lze vhodně odstranit regulací jejich výkonu - aktuální průtok vzduchu, který určuje hlučnost systému, se odvíjí od požadavku jednotlivých uživatelů na větrání, což má v běžných podmínkách za následek průměrně poloviční vzduchový výkon a tím výrazně snížené otáčky ventilátoru. Vhodným řešením je použití ventilátoru s plynulou regulací otáček s udržováním konstantního tlaku (tedy podtlaku) v potrubí. Ventilátor obsluhující pět podlaží bude mít výkon přibližně 1000 m3h-1, na hraně budovy lze očekávat hladinu akustického tlaku na hodnotě 50 dB/A. Vezme-li se v úvahu běžná potřeba větrat v jednotlivých bytech nad sebou, může za standardních podmínek mít v chodu větrání s maximálním výkonem asi třetina uživatelů, což má za následek pokles skutečně odsávaného množství vzduchu rovněž na třetinu a tím snížení otáček, které je provázeno snížením hluku na hladinu 30 dB/A. Obzvláště v noci je tato skutečnost zásadní. Realizace zařízení s proměnlivým vzduchovým výkonem vyžaduje použití plynule regulovatelného ventilátoru. Kromě standardního řešení s frekvenčním měničem se nabízí elegantnější řešení ventilátorů s EC (elektronicky komutovanými) motory, které mají řídicí elektroniku integrovanou přímo v motoru ventilátoru, často se zabudovaným PID regulátorem, takže odpadá jak externí frekvenční měnič, tak externí regulátor a připojí se pouze snímač fyzikální veličiny, podle které se řídí otáčky motorventilátoru. Regulovatelnost otáček je v plném rozsahu ventilátoru, tedy od 0 do 100 %, což u ventilátorů s frekvenčními měniči také není běžné. EC motory obecně vykazují vyšší účinnost než AC motory.
Ventilátory však pro svůj provoz potřebují přisávat vzduch z venkovního prostředí, což s moderními okny bez úpravy nelze. Dnes vyráběná okna jsou však natolik těsná, že bez dalších úprav tento systém nemůže fungovat. Úpravou oken, jako jsou vložené klapky nebo štěrbiny, či pootevření okenního křídla do tzv. 4. polohy se dosáhne průvzdušnosti srovnatelné se starými okny. Tato přídavná opatření mohou být poměrně nákladná a zvyšují cenu okna. Při rekonstrukci fasády nelze tuto skutečnost při výměně oken opomenout. Vzhledem k tomu, že pootevřením okno ztrácí své akustické vlastnosti, může být dána přednost speciálním prvkům pro přívod vzduchu integrovaným do fasády. Kromě prostého otvoru je vestavěn hrubý vzduchový filtr a tlumič hluku, v některých případech také autonomní regulační prvek, který na základě venkovní teploty mění průtočnou plochu a tím průtočné množství větracího vzduchu.
Posledním funkčním prvkem systému jsou odvodní ventily s variabilním průtokem vzduchu. Ty mohou být v nejjednodušším případě s manuálním ovládáním, kde jedna krajní poloha odpovídá minimálnímu průtoku (nikoli zavřeno) a druhá poloha maximálnímu, nebo lze vhodně automatizovat, tj. ovládat proporcionálně naměřené relativní vlhkosti vzduchu, koncentraci CO2 nebo na základě detekované přítomnosti osob pohybovým čidlem. Odvodní ventily jsou podle zvyklostí umísťovány v koupelnách a záchodech, kde je zvýšená relativní vlhkost dobrým ukazatelem přítomnosti a aktivity uživatelů.

¤ Schéma prvku pro přívod vzduchu k instalaci do obvodové stěny

Závěr
Uvedený příklad centrálního podtlakového větrání slouží jako vhodná ukázka renovace všeobecně neoblíbeného, neúsporného systému na moderní řešení vzduchotechniky s minimem stavebních úprav. Po vyčištění potrubí se na místo starých mřížek osadí nové ventily, na střechu nový ventilátor, přičemž tyto prvky nejsou nijak propojeny, pouze fyzikálními zákony. Přestože se jedná o centrální systém, aktuální průtok větracího vzduchu se liší v každé jednotlivé místnosti podle zde naměřených parametrů, z hlediska uživatele je to tedy větrání podle potřeby. Ventilátor udržuje trvale podtlak ve společném stoupacím potrubí, čímž se eliminuje proudění vzduchu mezi jednotlivými byty, jak hrozí u systémů decentrálních, kde je potrubí naopak v přetlaku a eliminace proudění vzduchu mezi byty je závislá na funkci zpětných klapek. Toto řešení lze doporučit v mnoha případech renovace ústředního podtlakového větrání.

Použitá literatura
[1] Doležílková, H., Papež, K.: Problematika bytového větrání, www.tzb-info.cz 2008