Větrání a mikroklima panelových domů

Stávající centrální vzduchotechnické systémy odsávající společně odpadní vzduch ze sociálních zařízení a z digestoří jednotlivých bytů pak bývají zcela neúčinné, neboť hermeticky těsná okna (i < 0,1 x 10^–4 m² s^–1 Pa^–0,67) nemohou zajistit ve sparách potřebný přívod vzduchu. Tento problém bývá zvlášť zásadní při instalaci plynových spotřebičů v kuchyních bez předepsaných větracích otvorů.

Obecné zásady jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2.

 

Nové stavby jsou charakterizovány výrazným zlepšením tepelných vlastností budov v souladu s novou normou ČSN 730560-2, přibližující ČR zahraničním normám. Pro nízkoenergetické domy jsou dále doporučena další snížení hodnot až o 50 % a zde již jsou podstatné ostatní parametry, tj. A/V a dokonalá těsnost pro dosažení spotřeby tepla pro vytápění do 35 kWh/m²/rok. U pasivních domů jsou dále požadovány hodnoty U ≤ 0,1 W /m²K s limitem 0,3 W/m²K (tj. 10 W/m² pro t_e = –12 °C) a ročním limitem do 15 kWh/m²/rok (podle ČSN EN 832). Pro jednotlivé místnosti pak ztráty nepřesáhnou 120–200 W, za celý běžný dům pak 1,5 kW. Je pak otázkou čím vůbec tyto domy vytápět a hlavně jak je chladit. Dnešní požadované parametry těsnosti domu n = 0,6–0,9 (h^–1) při Δp = 50 Pa zjišťované tzv. blower door testem dle ČSN EN 13829, posouvají těsnost do dříve nepředstavitelných hodnot, při požadavku prakticky nulové infiltrace oken a hermetizace všech spár.

 

Že tyto požadavky budou zásadou v EU svědčí i fakt, že v SRN byly zavedeny tyto hodnoty pro novou výstavbu jako závazné již od roku 2005.

Často diskutovaným problémem je dimenzování výkonu vzduchotechnického systému pro zajištění požadovaných hygienických parametrů. Obecně uznávanou hodnotou je tzv. Pettenkoferovo kriterium, které stanoví optimální hodnotu 0,1 % CO₂ (tj. 1,0 l/m³ = 1000 ppm = 1800 mg/m³) ve vnitřním ovzduší jako indikátoru znečištění vzduchu lidskými odéry. Při běžné produkci 16 až 20 l CO₂/h/os. a venkovní koncentraci 0,03 % CO₂ (tj. 0,3 l/m³ = 300 ppm = 540 mg/m³) vychází nutné množství čerstvého vzduchu na osobu:

 

V_min = ‑‑‑‑‑‑‑ = ‑‑‑‑‑‑‑‑‑ = 23 až 28m³/h/os.

 

Pro částečně adaptované osoby v obytných budovách však lze považovat za zcela akceptovatelné snížení kvality vzduchu až na hodnotu 0,15 % CO₂ (tj. 1500 ppm = 1,5 l/m³). Potom vychází nutné množství čerstvého vzduchu:

 

V_min = ‑‑‑‑‑‑‑‑ = 13 až 16m³/h/os.

           1,5 – 0,3

 

Tato hodnota však již nezajišťuje pro běžnou čtyřčlennou rodinu požadované množství vzduchu nutné pro odvětrání sociálních zařízení podle DIN 1946-2 a je nutno řešit zvýšení výkonů odsávání těchto prostor při jejich využívání.

Obdobně dochází k hygienickým problémům při nárazovém využívání menších uzavřených obytných místností větším počtem obyvatel, kdy ani řízený přívod vzduchu nevyhovuje z hlediska hygienického.

Energetické bilance a využitelnost interních zisků

Jako zásadní a trvalé vnitřní energetické zdroje v provozu domů lze stanovit (bez externích solárních zisků):

a) odpadní teplo z elektrických zařízení domácností (tzv. režijní spotřeba, bez ohřevu TUV), kdy roční spotřeba elektřiny ve vyspělých zemích dosahuje pro běžnou domácnost E_E = 3500 až 6000 kWh/rok;

b) odpadní teplo produkované osobami, které dosahuje pro běžnou pracovní činnost v domácnosti hodnot c_p = 80 až 100 W/osobu;

c) odpadní teplo z provozu domácností:

 

Q_E = E_e . ƒ_E . HT/365 = (3500 až 6000) . 0,7 . 150/365 = (1007 až 1726) kWh/rok,

 

kde je: ƒ_E ... redukční faktor tepelného působení spotřebičů v místnosti,

HT ... počet dnů topného období (přibližně pro nízkoenergetický dům);

 

d) odpadní teplo produkované osobami (4 osoby, 12 hod/den):

 

Q_P = c_P . P . h_P . HT .10^–3 = (80 až 100) . 4 . 12 . 150 . 10^–3 = (576 až 720) kWh/rok, sumárně c + d)

 

∑Q_T = Q_E + Q_P = (1007 až 1726) + (576 až 720) = 1583 až 2446 kWh/rok;

 

e) Při instalaci systémů ZZT se základní účinností 90 % (bez kondenzace) lze využít toto volné teplo pro účinný předehřev přiváděného větracího vzduchu (s redukcí přibližně 0,8 na efektivnost využití) v bilanční hodnotě

 

∑Q_inf = ∑Q_T . 0,9 . 0,8 = (1583 až 2446) . 0,72 = 1140 až 1760 kWh/rok.

 

 

Na obr. 2–4 jsou uvedeny grafy nárůstu CO₂ pro různé prostory a různé obsazení osobami, s přirozenou infiltrací (n = 0,05 h^–1) okny s časovým údajem dosažení 1200 ppm.

V souvislosti s požadavky na dosažení maximálních úspor při provozu bytů v panelových domech se uplatňují systémy nuceného větrání s vysoce účinnou rekuperací tepla jako zcela standardní a energeticky nejúčinnější řešení. Tyto systémy zajišťují řízené rovnotlaké větrání pro vícepodlažní bytové domy, zároveň s dohřevem přiváděného vzduchu, předchlazením v letním období a s účinným využitím všech interních a externích energetických zisků.

Systémy zajišťují přívod čerstvého filtrovaného vzduchu do každé obytné místnosti a kuchyně a současně odtah odpadního vzduchu ze sociálních zařízení, WC, koupelny a kuchyně.

Nízkoenergetické domy (NERD) se doplňují základní otopnou soustavu (tělesa ÚT, podlahové vytápění atd.), pro pasivní domy (EPD) bez základní otopné soustavy pak postačuje pouze dohřev přiváděného vzduchu potrubním ohřívačem, výhodně však s cirkulačním okruhem, který zabraňuje extrémnímu snižování relativní vlhkosti v bytě v zimním období.

 

Nejvhodnější místo pro umístění větrací jednotky je pod stropem WC nebo technické místnosti v návaznosti na centrální VZT stoupačky v jádře. Rozvody čerstvého vzduchu v bytech instalují podle umístění:

● kanálové z pozinkovaného plechu rozměru 160x40 mm, uložené v tepelněizolační vrstvě podlahy, s vyústěním přes podlahové vyústky s regulací. Systém je určen pro novostavby. Větevnatý rozvod z centrální podlahové rozvodné šachty vylučuje akustické přeslechy mezi obytnými místnostmi;

● pod stropním podhledem, z kruhového potrubí (pozink, PVC), s talířovými vyústkami. Systém je určen pro novostavby s podhledy;

● rohové podstropní z kruhového potrubí (pozink, PVC, akustické tlumiče), se zakrytím sádrokartonem, Fermacellem atd., s tryskovými vyústkami pod stropem (Coandův efekt). Systém je určen pro dodatečné instalace a pro revitalizaci panelových bytových domů.

 

Ve všech variantách musí být zajištěna možnost čištění všech potrubních rozvodů.

Odpadní vzduch ze sociálních zařízení je odváděn kruhovým potrubím 100–160 mm pod stropem v zákrytu nebo pod podhledem, s ukončením talířovými ventily s regulací (ideálně přímo nad zdroji vlhkosti).

Z obytných místností je vzduch odváděn štěrbinami pod dveřmi bez prahů (6 až 8 mm) do předsíně a pod dveřmi nasáván do sociálních zařízení (WC, koupelna).

Odsávací digestoře nad sporáky se řeší výhradně jako cirkulační s uhlíkovými filtry pro zachycení pachů, s nastavitelným výkonem 150 až 450 m³/h, podle intenzity vývinu aerosolů a pachů.

Přívod čerstvého vzduchu a výfuk odpadního vzduchu jsou běžně vyvedeny do protidešťových žaluzií ve fasádě domů, u vícepodlažních budov do centrálních stoupaček přes uzavírací a požární klapky. Přívod čerstvého vzduchu do jednotlivých obytných místností se dimenzuje na 30 až 45 m³/h (podle předpokládaného obsazení), odsávání ze sociálních zařízení podle DIN 1946/6 v objemu:

● koupelny 40 až 60 m³/h,

● WC 20 až 30 m³/h,

● kuchyně 40 až 60 m³/h (pouze odvod par, které nezachytí cirkulační digestoř).

 

Pro návrh VZT rozvodů a šachet u bytových vícepodlažních budov nutno dodržet ČSN 730872 Ochrana staveb proti šíření požáru VZT zařízením (odstupy, klapky atd.).

 

● Ekonomické a racionální dimenzování výkonů větrání je třeba provádět s ohledem na konkrétní podmínky a velikost prostorů: např. návrhová n = 0,6 h^–1 je optimální pro byt V₀ = 200 m³ (V_v = 120 m³/h), ale pro velký rodinný dům V₀ = 500 až 800 m³ s volnými dispozicemi pak vychází výkon větrání V_v = 300 až 480 m³/h, což je již naprostý nesmysl při běžném obsazení domu 4 osobami.

● Za optimální kvalitu mikroklimatu lze považovat hodnotu 1200 až 1500 ppm (tj. 10–15 % nespokojených), tedy max 19 m³/h osobu čerstvého vzduchu při základním větrání. Tato hodnota se dnes jeví jako obecně plně dostačující pro subjektivní vnímání kvalitního prostředí a přináší výrazné snížení provozních nákladů zároveň s omezením rizik neúnosného vysoušení interiérů.

● Zásadně je třeba dodržet příčný obraz proudění vzduchu v místnosti, při vyloučení proudových zkratů a nevětraných prostor. Potom je dosaženo i vysoké účinnosti provětrání v prostoru, buď návrhem podlahových vyústek pod okny, nebo tryskovým přívodem větracího vzduchu nad vnitřními dveřmi s dostatečným dosahem proudu pod stropem místností až k oknům.

● Celková koncepce distribuce a pohybu vzduchu musí vždy respektovat zásadu tzv. „gradace koncentrací škodlivin“ v bytě, od míst s maximálním požadavkem na kvalitu vzduchu, tj. obytných prostor, až k WC, koupelnám a kuchyni. Zároveň se tím vytváří přirozená bariéra proti šíření odérů do obytných prostor.

● V řadě případů se osvědčila časově řešená distribuce vzduchu pro denní a noční zóny bytů, kdy automaticky řízená přepínací klapka preferuje přívod čerstvého vzduchu do skutečně obsazených prostor.

● Větrací jednotky je vhodné instalovat vždy s maximálním odstupem od obytných místností, zvlášť pak od ložnic, kvůli možnému přenosu hluku potrubím (i pod 25 dB(A)) nebo i přenosu chvění přes stavební konstrukce.

● Při dimenzování větrací jednotky se doporučuje uvažovat s určitou rezervou výkonu pro zajištění nárazového zvýšeného větrání sociálních prostor a letního chlazení (zvlášť při reálném trvalém zvýšení letních teplotních maxim z 32 až na 35 °C).

● Při instalaci plynových sporáků v kuchyních je pro odvod CO₂ a produkované vlhkosti nutný větrací výkon až 350 m³/h (v maximu). Tyto výkony však běžně instalovaný větrací systém již nemůže zvládnout. Proto se doporučuje přechod na elektrické sporáky s úspornými technologiemi ohřevu.

● Výkony cirkulačních digestoří s filtry aktivního uhlí je nutno dimenzovat minimálně na šestinásobnou intenzitu výměny vzduchu v přilehlém prostoru, tj. v běžných podmínkách na 350 až 500 m³/h.

● Sací vyústky koupelen je vhodné umístit přímo nad lokální zdroje par, tj. nad sprchový kout a vany (zvlášť pak vířivé), s ohledem na zvýšení účinnosti odsávání, a s vestavěnými filtry se snadným čištěním.

● Všechny potrubní rozvody přívodu větracího vzduchu musí být řešeny s ohledem na snadnou údržbu.

● Pro domy ve standardu EPD se doporučuje dodržet kritérium tzv. elektrické efektivnosti, tj. poměr elektrického příkonu celé jednotky k množství přiváděného vzduchu max. 0,45 W/m³/h, pro ostatní domy pak do 0,6 W/m³/h.

 

PETR MORÁVEK