Mýty, pověry a skutečnosti

Teplovzdušné vytápění pro energeticky úsporné domy

Energeticky úsporné domy se stále zdokonalují. Neustále se zlepšují tepelně izolační parametry jejich konstrukcí a navrhováno je také více provozně úspornějších zdrojů tepla. Stále častěji se využívají i vzduchotechnické systémy, zpravidla s rekuperací odpadního tepla.

Také zájem o stavbu energeticky úsporných domů neustále roste. Svoji roli v této věci sehrály mimo jiné i státní dotace, které domácnosti mohly na stavbu pasivního domu čerpat z programu Zelená úsporám. Pasivní domy se tak dostaly do centra pozornosti nejen mezi odborníky. Bez nadsázky lze říci, že energeticky úsporný dům a speciálně pasivní dům, je dnes žhavým celospolečenským tématem a pokud existuje hitparáda nejfrekventovanějších diskuzních témat, musí tento pojem stát skutečně hodně vysoko. A jak už to v těchto případech bývá, čím více lidí diskutuje, tím více dalších diskutérů má potřebu také něco na toto téma svému okolí sdělit. Tak se rodí nejrůznější bludy. Výroky typu “budu topit rekuperací” nebo dokonce “zbytek tepla nám zajistí vzduchový zemní výměník” jsou bohužel běžné a stále častější.

O pojmech a dojmech
Společně s růstem zájmu o tyto systémy se ve společnosti zkrátka objevuje řada mýtů, polopravd i vyslovených omylů, které mohou vyvolat zmatek ještě dřív, než se dům vůbec začne projektovat. Při rozhodování, jaký zvolit do energeticky úsporného domu vzduchotechnický systém, je tedy úplně nejdřív nutné udělat si pořádek v základních technických údajích a pojmech.

Aby nebylo v domě chladno, je nutné zajistit neustálou dodávku tepla nahrazujícího tepelné ztráty. Ty jsou výsledkem tří hlavních jevů.

Nejvíce tepla se obvykle ztrácí zásluhou prostupu obvodovými stěnami a zavřenými okny domu. Čím více objekt tepelně zaizolujeme, tím méně tepla samozřejmě tímto prostupem ztrácíme.

Druhá část tepelných ztrát je výsledkem takzvané neřízená infiltrace. Pokud bude například i zavřeným oknem do objektu citelně proudit venkovní vzduch, dochází k ochlazování prostoru a topná soustava musí tuto ztrátu dotovat. Proto se tak často setkáváme se snahou postavit vzduchotěsný dům a snížit tepelné ztráty na minimum.

Konečně poslední část tepelných ztrát je způsobena větráním, kdy do interiéru objektu přivádíme venkovní čerstvý vzduch podle našich potřeb. Právě tuto tepelnou ztrátu je možné snížit rekuperací tepla.

Zpětné získávání tepla
Jak rekuperace funguje? Odváděný odpadní vzduch z objektu prochází přes rekuperační výměník uvnitř vzduchotechnické jednotky, kde předehřívá přiváděný čerstvý vzduch z venkovního prostředí. Přiváděný i odváděný vzduch jsou od sebe dokonale odděleny, aby nedocházelo ke zpětnému průniku pachů.

Rekuperační výměníky dosahují vysokých účinností. Běžná účinnost zpětného zisku tepla je kolem devadesáti procent. Odpadní vzduch zahřátý například na 22°C tak předehřeje venkovní přiváděný vzduch z teploty řekněme -5°C až na 20°C! Praxe jednoznačně ukazuje, že v porovnání s běžným větráním okny je tedy možné prostřednictvím rekuperace snížit provozní náklady průměrného rodinného domu v řádu o 2 000 – 4 500 Kč za rok, podle toho, zda topíme plynem či elektřinou.

Z uvedeného je jasně vidět, že rekuperace je sice nutnou součástí celého vzduchotechnického systému skutečně energeticky úsporného rodinného domu, ale sama o sobě jej pochopitelně “vytápět” nedokáže. Rekuperace sice velmi výrazně sníží množství energie, které je potřeba na dohřátí čerstvého vzduchu na požadovanou teplotu interiéru, ale zde její technické možnosti končí. Pokrytí tepelných ztrát prostupem, případnou infiltrací a dohřev vzduchu po rekuperaci, to všechno musí zajistit topná soustava.

Výměník moc nepomůže
V mnoha podkladech vzduchotechnických systémů je psáno, že bude nutné realizovat přívod vzduchu zemním výměníkem tepla. Ten má zajistit jisté předehřání vzduchu. Po technické stránce vše funguje a potlačuje se tak riziko zamrzání rekuperačního výměníku. V zimním období má například venkovní vzduch o teplotě -15°C po průchodu zemí před vstupem do “rekuperace” teplotu běžně kolem 3°C. Následuje proces, kdy je vzduch po průchodu zemním výměníkem tepla dále předehříván v rekuperačním výměníku. Zisk energie provozem zemního výměníku tepla ve spojení se vzduchotechnickým systémem není nijak výrazný, pohybuje se v řádu jen asi 50 až 80 Kč za topnou sezónu. To ani zdaleka nepokryje pořizovací náklady. Je tedy vidět, že tímto způsobem rozhodně není možné dům ani temperovat…

Jaký tedy zvolit zdroj tepla? Vzduchotechnické jednotky v základním provedení zdrojem tepla nejsou. Je proto nutné objekt vybavit zařízením, ze kterého je možné získat nejen energii pro ohřev teplé vody, ale i pro vytápění. Může to být tepelné čerpadlo, kondenzační plynový kotel nebo kotel elektrický. Časté je zapojení do kombinace s akumulačními zásobníky, na které jsou připojeny další zdroje tepla. Třeba peletková kamna, krbové teplovodní vložky, tepelná čerpadla, nebo solární systémy. Jako záložní zdroj bývají používány elektrické spirály.

Pozor! Přesušený interiér…
Energii tedy máme připravenou, jen je potřeba ji po objektu rozvést a zároveň zajistit energeticky úspornou výměnu vzduchu. V současnosti jsou používané dva základní vzduchotechnické systémy. Jde o rovnotlaké větrání a pak o teplovzdušné vytápění. Rekuperace je součástí obou systémů. A oba systémy potřebují pro svůj provoz buď jen zdroj tepla, nebo i nezávislou otopnou soustavu.

Rovnotlaký větrací systém s rekuperací odpadního tepla zajišťuje “pouze” výměnu vzduchu v objektu. Odpadní vzduch je odváděn z koupelen, WC a kuchyně. Venkovní čerstvý vzduch projde nejprve filtry a následně po rekuperaci je přiváděn do obytných místností. Často je psáno, že energeticky pasivní domy stačí temperovat dalším ohřevem vzduchu po rekuperaci.

Podle závěrů společnosti Atrea specializující se na výzkum a instalaci těchto systémů, toto zapojení v našich klimatických podmínkách není úplně možné! Hrozí totiž nebezpečí přesušování interiérů domů. Tento názor podporuje i práce specialistů Centra pasivního domu Brno. Doporučuje se proto realizace doplňkové topné soustavy v obytných místnostech. U nízkoenergetických domů je obvykle realizována nízkoteplotní otopná soustava (často se jedná o podlahové topení v přízemí a otopná tělesa v podkroví). U nízkoenergetických objektů je také možné částečně zajistit regulaci teploty v jednotlivých místnostech. Čím lépe však je dům tepelně izolován, tím více se snižuje citlivost reakce a podmínky v místnostech se ovlivňují vzájemně mezi sebou i přes stěny.

Teplovzdušné vytápění
Druhý z používaných systémů – teplovzdušné vytápění včetně rovnotlakého větrání s rekuperací odpadního tepla – má proti větrací jednotce přidanou samostatnou trasu odvodu vzduchu ze společných prostorů, například z obývacího pokoje. Interiérový vzduch je tak cirkulován a v topném období je využíván pro přenos tepla z ohřívače.

Zároveň je tak možné přenášet zisky tepla například z krbu, nebo pasivní sluneční zisky z jižně orientovaných pokojů do místností v té chvíli neosluněných. Při cirkulaci prochází vnitřní vzduch přes filtr, čímž se také trvale snižuje prašnost.

Využívá se rovněž vzduchová kapacita samotného domu. Když uživatelé sedí například v obývacím pokoji, mají k dispozici i vzduch z ložnice a chodeb. Je tak sníženo množství přívodního vzduchu v porovnání s rovnotlakou větrací soustavou, čímž dále klesají provozní náklady.

Do koupelen a na WC není přiváděn cirkulační vzduch, jsou temperovány klasickým způsobem. Třeba pomocí otopných žebříků. Při požadavku na větrání je spínán druhý okruh vzduchotechnické jednotky – větrací. Odpadní vzduch je odváděn z WC, koupelen a kuchyně, čerstvý přívodní vzduch je přimícháván do cirkulačního okruhu. Díky dvojici okruhů se vžil název dvouzónová vzduchotechnická jednotka. Pro letní období je do ní možné integrovat chladiče a výparníky pro chlazení objektu.

Kdysi a dnes
Systémy teplovzdušného vytápění jsou u nás realizovány ve větším měřítku od roku 1998, kdy však stávající objekty nedosahovaly současných tepelně izolačních parametrů. Vzduchotechnické jednotky byly proto větší, cirkulační ventilátor a ohřívač byly dimenzovány na pokrytí tehdejších tepelných ztrát.

Vzduchotechnické rozvody byly navrhovány tak, aby nebyly překročeny hlukové parametry a rychlost proudění vzduchu v interiéru. V současné době už není problém objekty temperovat, a to ani nízkoenergetické domy. Množství cirkulačního vzduchu podle požadavků na cirkulační provětrání je obvykle vyšší, než je požadavek na množství vzduchu potřebného k přenosu tepla.

Díky tomu je možné zvolit nižší tepelné spády topné vody (běžně 45/37°C), které umožňují využít jako zdroje tepla tepelná čerpadla. Regulace teploty v objektu je pak velmi pružná a rychlá, s reakcí na všechny další zisky tepla. Například okny ze slunce. Regulace teplot v jednotlivých místnostech je možná pomocí zónování, nebo jiným návrhem množství přívodu vzduchu.

Rozhodnutí před přípravou
Zda zvolit rovnotlaký větrací nebo teplovzdušný vytápěcí vzduchotechnický systém je třeba rozhodnout už během projektové přípravy domu. Nutné je také vyjasnit a rozdělit jednotlivé části systému, aby bylo možné popsat požadavky a očekávání. Je rovněž možné zvolit zařízení, které integruje některé z popsaných systémů do stavebně jednoho kompaktního zařízení. Například vzduchotechnickou jednotku s tepelným čerpadlem jako zdrojem tepla a chladu.

Martin Jindrák
Schémata: Atrea, s.r.o.