Systémy riadeného vetrania s rekuperáciou tepla

Riešia problémy s vetraním pri regeneráciách panelových domov a svoje miesto nachádzajú už aj v nových stavbách. Čoraz rozšírenejšie rekonštrukcie panelových domov sa zameriavajú prevažne na výmenu okien a zhotovenie tepelnoizolačného plášťa objektu. Už sa však vie, že tak nastáva postupné zhoršovanie vnútornej  mikroklímy a v objektoch sa objavuje aj pleseň. Nevyhnutnou ochranou je preto zabezpečenie správneho spôsobu vetrania, ktorý bude využívať aj riadené vetranie s rekuperáciou tepla.

Regenerácia panelových domov a systémy vetrania
 Možno povedať, že rýchlo sa rozvíjajúca oblasť rekonštrukcií panelových domov postupuje vo všeobecnosti podľa určitej šablóny. V prvom rade sa vykonajú opravy, ktoré sú vidieť a možno ich uskutočniť aj pri prevádzke objektu s akceptovateľným obmedzením nájomníkov. Štandardne ide o výmenu okien (za nové a tesné) a zvyčajne ešte zaizolovanie obvodových stien, čiže realizáciu termofasády.

Doizolovanie plochých striech sa vykonáva už menej často – nevidieť to, náklady a riziká sú tiež pomerne veľké a výsledok by ocenili len nájomcovia najvyššieho poschodia. Naopak, rekonštrukcie výťahov sú časté, keďže sú zvyčajne vynútené legislatívou a bezpečnosťou. Oveľa horšie je posúdiť výmenu vnútorných inštalácií, ktoré sú často za hranicou životnosti. Z nich najviac priestoru v spoločných šachtách zaberá práve vzduchotechnika. Vymeniť centrálny ventilátor na streche objektu je z tohto pohľadu najjednoduchšie z celej prípadnej rekonštrukcie systému vetrania. Možno osadiť nový ventilátor aj samočinnú hlavicu, o ktorej faktickom prínose a účinnosti sa vedú dlhé debaty. Netreba vstupovať do bytov, zasahovať do súkromia ich užívateľov a podobne. Bez nadväznosti na vnútorné rozvody však nejde o systémové riešenie, len o oddialenie jestvujúceho problému vetrania, ktorý si navyše len málokto vôbec pripúšťa.

Čo súdruhovia z NDR podcenili Pred niekoľkými rokmi sme dostávali od kolegov z partnerských vzduchotechnických firiem fotografie z rekonštrukcií objektov v lokalitách východnej časti spojeného Nemecka, ktoré boli realizované v zhodnom rozsahu prvého stupňa rekonštrukcie. Plesne na spodných častiach okien, a dokonca aj na sklách – niečo nepredstaviteľné. Teraz sa podobné prípady začínajú objavovať aj u nás. Prvými impulzmi na hľadanie riešenia boli otázky maminiek, ktoré sa snažili u odborníkov na vnútornú klímu nájsť (neoficiálne) riešenie a ochranu pre deti pred alergénmi z plesní. Možno nechceli dávať niektorým svojim starším susedom podnet na susedské prekáračky ohľadom toho, prečo sa vlastne dom nemal rekonštruovať, keď sa aj predtým tak dobre bývalo. V televízii sa začiatkom vykurovacej sezóny a počas nej objavujú často reklamy na rôzne typy odvlhčovačov v zmysle „nerobte zo svojho domu hubu“, prípadne sa dozvieme, ako použiť dezinfekčné prostriedky na zničenie plesní.

Pôvodný stav v panelových domoch
Jestvujúci systém vetrania v panelových domoch je podtlakový. Ventilátor na streche objektu vytvára podtlak v centrálnych stúpacích potrubiach. Na ne sú pripojené kúpeľne, WC a kuchyne, z ktorých sa vzduch odvádza. Vetranie je spoločné pre všetkých – ak ho spustí jeden užívateľ na spoločnom stúpacom potrubí, zároveň sa odvádza vzduch zo všetkých bytov. Výmena vzduchu sa tak nerealizuje na základe požiadavky konkrétneho bytu. V niektorých konštrukčných sústavách sú centrálne stúpacie potrubia dve, paralelne vedľa seba. Na jedno sú podtlakovo napojené kúpeľne a WC, kým na druhé sú napojené kuchyne, často s priamym napojením digestorov. Odsávaním vzduchu sa zabezpečuje aj odvod pachov a vlhkosti.

Prívod vzduchu nemožno opísať rovnako jednoducho ako odsávanie. Vždy sa počítalo s tým, že pri podtlakovom vetraní zabezpečia prívod vzduchu netesnosti konštrukcií, v prvom rade netesné škáry okien. Pri súčasnom poňatí oprav objektov – pracovne ho možno nazvať prvým stupňom rekonštrukcie – sa však osádzajú okná s výrazne vyššou tesnosťou rámu a krídla. Okná sú systémovo vzduchotesne napojované na steny. Vyhotovenie termofasády na obvodovom plášti zároveň výrazne zvyšuje vzduchotesnosť. Systémovo sa všetko uskutočňuje s cieľom usporiť energiu, aby do miestností „neťahal“ studený vzduch a zvýšil sa tak komfort užívania. Na základe meraní v  objektoch s realizovaným prvým stupňom rekonštrukcie sa zlepšenie vzduchotesnosti nepribližuje odporúčaným hodnotám n50 £ 4, napriek tomu je prívod infiltráciou vzduchu na výmenu vetraním potlačený. Kadiaľ sa teda vonkajší čerstvý vzduch do bytov pri podtlakovom vetraní dostane? Odpoveď je jednoduchá – zostávajúcimi netesnosťami. Tie sa dajú nájsť vo vchodových dverách do bytov, kadiaľ sa nasáva vzduch zo spoločných priestorov, ktorý však určite nemožno považovať za čerstvý. Vchodové dvere sú skôr v blízkosti kúpeľní a WC, takže sa tým „prevetráva“ len vstupná chodba. Kadiaľ sa dostane vzduch ďalej, teda do kuchyne? Cestou najmenšieho odporu. Zvyčajne prúdi okolo netesných stúpacích potrubí v šachte, takže sa privádza vzduch z okolitých bytov – a ten tiež nemožno považovať za čerstvý.

Stav vzduchotechnických stúpacích potrubí často nezodpovedá potrebám – sú netesné, uvoľnené zo závesov, vodivo elektricky neprepojené. Pri prieskume v niektorých domoch sa dokonca zistili medzery medzi jednotlivými dielmi šachiet väčšie ako 10 mm! Čerstvý vzduch sa do obývacích miestností, spální a detských izieb, kde ho najviac potrebujeme, veľmi nedostane – orientačne asi 1m3/h na okno s rozmermi 1,2 × 1,2 m. Pri meraniach sa preukázalo, že kvalita vnútorného prostredia izieb nie je pre ich užívateľov priaznivá. Okrem vysokých koncentrácií CO₂ sa výrazne zvyšuje vzdušná vlhkosť. Vďaka tomu hrozí kondenzácia vody zo vzdušnej vlhkosti na chladnejších konštrukciách, a to aj na nových oknách s rozumnými technickými parametrami. Vzniká tak pleseň. Zvyčajne však potlačujeme následok, nerieši sa príčina. Čo sa vlastne stalo? Fotografie zaplesnenia sa teraz začínajú objavovať aj na konferenciách zameraných na bývanie alebo rekonštrukcie. Začínajú sa navrhovať už aj riešenia.

Na suchý vzduch vetraním?
V panelových domoch býval veľmi suchý vzduch, najmä ku koncu februára. Hovorilo sa, že betón vysušuje a práve on je zodpovedný za túto situáciu. Betón však obviňovali neprávom, naopak, dokonca čiastočne pomáhal. Pre netesné okná do bytov trvalo prúdilo celkom neriadene (tzv. infiltráciou) často neuveriteľné množstvo vzduchu. Merania ukázali, že išlo aj o 150 až 250 m³/h (na jednu osobu sa odporúča prívod okolo 25 m³/h). Výmena vzduchu tak bola aj bez vplyvu užívateľov veľmi vysoká. V októbri, novembri a niekedy ešte aj v decembri nebola situácia taká kritická. Jesenné hmly alebo predvianočné upratovania zabezpečovali dostatok vlhkosti a betón postupne do sebe túto zvýšenú vlhkosť absorboval. Kríza nastala pri najnižších teplotách vonkajšieho vzduchu koncom ja­nuára a vo februári. V tomto období prúdi do Európy studený arktický vzduch z vnútrozemia Ruska, ktorý je mrazivý a veľmi suchý. Ak má vzduch vnútri objektu pri ideálnom stave pre užívateľa pri 45-percentnej relatívnej vlhkosti v 1 m³ okolo 8 g vody, potom vonkajší arktický vzduch má na porovnanie 2 g vody. Pri výmene vnútorného vzduchu za vonkajší v objeme 250 m3/h tak vzniká deficit 1 500 g/h, za deň ťažko predstaviteľných 36 l. To je, samozrejme, extrém, podmienky sa menia počas dňa, reálny deficit je podľa meraní 24 l/deň. Časť pokryje voda zo zalievania kvetín, potenia a dýchania osôb, ako aj upratovanie. Priaznivo sa prejavujú aj betónové konštrukcie, ktoré v čase dostatku vlhkosti v novembrovom sychravom počasí túto vlhkosť absorbovali a v tomto období ju odovzdávajú. Kapacita však nie je neobmedzená. V dôsledku toho sa vykurovacie článkové telesá rozpaľujú na vysokú tepotu, aby mohli zabezpečiť vnútornú teplotu a ohrev zbytočne veľkého množstva privádzaného studeného vzduchu na interiérovú teplotu. Zvýšením teploty vzduchu sa však znižuje relatívna vlhkosť, aj keď množstvo vody vo vzduchu zostává rovnaké, keďže teplejší vzduch absorbuje väčšie množstvo vodných pár. A človek vníma pokles relatívnej vlhkosti veľmi citlivo. Vysušujú sa sliznice a nastávajú ďalšie zdravotné komplikácie. Nebolo teda nevyhnutné riadene vetrať, naopak, vetranie bolo prehnané.

Po vykonaní rekonštrukcie prvého stupňa neriadená výmena vzduchu klesá. Z energetického hľadiska je však stále vysoká, napríklad 20 až 60 m³/h na byt. Z hygienického hľadiska je zase veľmi nízka, pre spálňu to pomerovo môže vychádzať približne 10 až 12 m³/h. Pre dve osoby sa pritom odporúča asi 40 až 50 m³/h. Spiaci človek však bude asi ťažko otvárať každých 50 minút okno na 5- až 10-minútové intenzívne vyvetranie. Zvyčajne sa problém rieši trvalým otvorením okna tzv. na ventilačku. Okrem toho, že do miestnosti preniká hluk a prach, znižuje sa aj teplota, a to aj na 15 až 16 °C. Často sa pri realizáciách rodinných domov stretávame so striktnou požiadavkou na nízke teploty v spálňach, ktoré sú odôvodnené tým, že inak sa v nich nedá spať. Pri zlých riešeniach tienenia je však v letnom období teplota v spálňach výrazne vyššia – až 30 °C, ale ich užívatelia v nich spať môžu (či musia?). Teplota je, samozrejme, dôležitá, kvalita vzduchu má však vyššiu váhu. Navyše, nijako sa nerieši vetranie kúpeľní, kuchyne, WC. Pri problémoch s nevetraním sa tak často vytrhávajú tesnenia z okien alebo sa osádzajú okná s mikroventiláciou, teda menej tesné okná. V tomto prípade však pri troche zveličenia možno povedať, že okná netreba meniť, veď ich za príplatok zhoršujeme. Existuje teda nejaký variant, ktorý by všetko riešil?

Riadené vetranie s rekuperáciou odpadového tepla
Dostávame sa tak k rekonštrukcii druhého stupňa, teda k opravám a doplneniu interiérových systémov TZB. Rekuperácia tepla z odpadového vzduchu je založená na rekuperačnom výmenníku, ktorým prúdia proti sebe dve vzdušniny. Odpadový vzduch z kúpeľní, WC a kuchýň je teplý, vlhký a  obsahuje aj pachy. Vonkajší vzduch je čerstvý, studený. V rekuperačnom výmenníku nastáva odovzdávanie tepla, odpadový vzduch odovzdáva teplo a ohrieva čerstvý prívodný vzduch. Pri odovzdávaní tepla sa na strane odvodu aj kondenzuje voda, ktorá sa zráža na stenách výmenníka. Aj táto energia sa využije na predhriatie čerstvého vzduchu a účinnosť rekuperácie sa tak ešte zvyšuje. Bežne sa pohybuje na úrovni 75 až 95 %.

Odpadový vzduch sa nasáva z kúpeľní, WC a kuchyne, čerstvý vzduch sa privádza do obytných miestností. Aby to tak naozaj fungovalo, je nevyhnutné vykonať niekoľko opatrení a doplnení. Pohyb vzduchu zaistia ventilátory vo vzduchotechnickej jednotke. Na zjednodušenie opíšeme dva základné systémy rovnotlakového vetrania s rekuperáciou tepla – centralizované a decentralizované. Každý má svojich priaznivcov a každý má iné požiadavky.

Centralizovaný systém
Na streche objektu je umiestnená väčšia vzduchotechnická jednotka, spoločná pre niekoľko bytov, ktoré sú na spoločnom stúpacom potrubí. Ak sú v objekte dve stúpacie potrubia v šachtách, je to výhodný variant. Podľa ich stavu sa stúpacie potrubia vynovia, respektíve sa celé vymenia. Ak pôjde len o ich obnovu, zaistí sa ich tesnosť, vyčistí sa jedna z nich a realizuje sa tepelná izolácia, zvyčajne samolepiacou izoláciou s hrúbkou 15 až 20 mm. Vzhľadom na rozsah prác je vhodné spojiť ich napríklad už aj s výmenou ďalších rozvodov TZB (kanalizácia, voda). Na stúpacie potrubia sa napájajú na prívod a odvod jednotlivé byty. V nich je umiestnený tzv. regulačný box, ktorý zabezpečuje prívod vzduchu do jednotlivých bytov podľa ich konkrétneho obsadenia. Výkon možno nastaviť v rozsahu 0 až 140 m³/h v niekoľkých stupňoch – bez pobytu osôb, pri ich prítomnosti a s maximálnym výkonom pri používaní kúpeľne, WC a kuchyne. V kuchyni je použitý cirkulačný digestor, odvod vzduchu a pachov zaisťuje VZT systém odťahovým ventilom z kuchyne.
Najväčším zásahom do interiéru bytov je vyhotovenie prívodov do jednotlivých obytných miestností od rozdeľovacieho boxu. Prívod sa rieši dýzami cez stenu obytných miestností, na chodbe sa robí znížený podhľad na zakrytie trás vzduchotechniky. Prevŕtanie otvorov s priemerom 100 mm cez panel vyzerá tiež hrozivejšie, než v skutočnosti je – frézy s odsávaním prachu sú už bežné. Čerstvý vzduch sa privádza do obytných miestností a odvádza cez kúpeľne, WC a kuchyne. Týmto presúvaním vzduchu sa vetrajú aj chodby, teda vetrá sa celý byt.

Ak by niekto náhodou nechcel absolvovať stavebné zásahy do celého bytu, dá sa umiestniť prívod len do chodby bytu. Vetranie kúpeľní, WC a kuchyne bude fungovať dokonale, neprevetrajú sa obytné miestnosti. Zároveň sa však umožní realizácia VZT systému všetkým susedom a stále je tu možnosť dodatočnej realizácie rozvodu vzduchu.

Centralizovaná vzduchotechnická jednotka zabezpečuje aj dohriatie vzduchu po rekuperácii, je prístupná pre správcu na kontrolu a pravidelnú výmenu filtrov. Užívateľ môže vetrať aj podľa snímačov kvality vzduchu, napríklad CO₂. Vďaka revíznym dvierkam v bytových boxoch možno čistiť rozvody. Tepelné straty pokrýva vykurovacia sústava s nižšou teplotou vykurovacej vody a s nevyhnutným hydraulickým vyvážením.

Decentralizovaný systém
V každom byte je osadená malá vetracia jednotka. Rozvod po bytoch sa zhoduje s predošlým variantom, len namiesto bytového boxu je tu vetracia jednotka. Vetranie tak má väčší rozsah, pričom možno napríklad napojiť digestor priamo na VZT systém, čiže v digestore nie je ventilátor, ale je tu doplnený ďalší stupeň filtrácie tukov. Hluk z digestora sa tak prenáša na ventilátor vo vzduchotechnickej jednotke pod stropom WC.

Spoločné šachty treba obnoviť a v tomto variante riadne tepelne zaizolovať, a to izoláciou s hrúbkou 60 až 120 mm.

Tento variant vychádza nákladovo drahšie, umožňuje však jasné rozúčtovanie nákladov, väčší počet stupňov výkonov pre užívateľov a možnosť ešte komfortnejšieho vetrania pri varení. Vzhľadom na filtráciu vzduchu a reálny predpoklad, že užívatelia nemenia filtre vzduchu, sa v centrálnom prívode osádza centrálny filtračný box, ktorý kontroluje správca budovy. Teplotu v byte udržiava vykurovacia sústava. Pri rozhodovaní treba vedieť, že varianty nemožno vzájomne kombinovať.

Častá je aj otázka spôsobu varenia a vetrania v objektoch s plynovými varičmi. Technicky možno zabezpečiť väčší prívod vzduchu než odvod, čo poskytne prebytok vzduchu na horenie. Každý takýto prípad je však vhodné riešiť individuálne v nadväznosti na špecialistu požiarnej bezpečnosti.

Príklady z praxe
V Českej republike je niekoľko desiatok nových bytových domov, ktoré sú vybavené jedným z opísaných systémov vetrania (spol. SKANSKA, JRD, Praha), alebo radikálnych rekonštrukcií objektov na bytové domy (napríklad BD z Libeňského pivovaru – Design Development CZ). Pri rekonštrukciách panelových domov však referenčná vzorka nie je veľmi zastúpená. Prvou a prakticky jedinou lastovičkou je často opisovaná realizácia domu v Brne – Novom Lískovci spred asi 13 rokov, kde bol inštalovaný variant centralizovaného vetrania s rekuperáciou vo vyhotovení podľa vtedy aktuálneho stavu výrobkov. Ďalšie individuálne inštalácie VZT systému boli nárazové a individuálne na základe prianí konkrétnych majiteľov či užívateľov bytov zlepšiť svoje vnútorné prostredie. V týchto prípadoch sa vyberal decentralizovaný systém s osadením jednotky pod strop kúpeľne, WC alebo chodby. Nasávanie vonkajšieho čerstvého vzduchu sa riešilo z fasády domu, zväčša namiesto mriežky do špajze. Rozvod po byte sa viedol pod stropom, s prívodom vzduchu dýzou do miestností. O výfuku sa uvažovalo tak, ako by to bol digestor – napojil sa teda do spoločného kuchynského stúpacieho potrubia s odvodom na strechu. V súčasnosti je vo fáze spracovaného projektu niekoľko rekonštrukcií panelových domov a čaká sa na ich realizáciu.

Zaujímavá a inšpiratívna je práve prebiehajúca rekonštrukcia školy v Dubňanoch pri Hodoníne, ktorá bola postavená panelovou technológiou a skolaudovaná v roku 1989. Výsledkom rekonštrukcie má byť bytový dom s veľmi dobrými energetickými parametrami. V objekte vznikne 27 bytov, vetranie s rekuperáciou tepla bude zabezpečovať centrálny systém. Na porovnanie sa bude v štyroch bytoch 2. NP realizovať decentralizované vetranie, takže sa budú dať porovnávať oba systémy na jednom objekte. Stavebná časť tiež nezaostáva – objekt ba sa mal zaradiť do kategórie energeticky pasívnych bytových domov. Výpočtová tepelná strata celej budovy je 38,8 kW, výpočtové náklady na vykurovanie bytov podľa ich veľkosti sú od 880 do 1 920 Kč/byt a rok (asi 35 až 76 €/byt a rok).

Chcete si odskúšať, ako to funguje? v Dubňanoch pri Hodoníne prebieha rekonštrukcia školy, výsledkom bude pasívny bytový dom. Nových 27 bytov bude mať centralizované vetranie s rekuperáciou tepla. Je pripravený vzorový byt, v ktorom možno podľa dohody prespať a zažiť tak nielen pobyt v priestore s riadeným vetracím systémom s rekuperáciou tepla, ale aj pobyt v pasívnom byte. Táto skúsenosť bude určite vhodná aj na ďalšie rokovania v spoločenstvách týkajúce sa plánu opráv a prípravy rekonštrukcií objektov.

Martin Jindrák
Foto a obrázky: ATREA

Autor je projektovým vedúcim firmy ATREA, s. r. o. Dlhodobo sa zaoberá vzduchotechnikou a vykurovaním nízkoenergetických objektov a využitím obnoviteľných zdrojov energie. Od roku 2004 žije s rodinou v prvom pasívnom rodinnom dome v ČR.

Literatúra
1.    ATREA – nepublikované výsledky meraní vnútornej mikroklímy, štúdie a vývojové podklady.
2.    Jindrák, M. – Kaňa, Z.: Přestavba základní školy na pasivní bytový dům v Dubňanech. Príspevok na konferenciu Pasivní domy 2011, Bratislava,
www.uspornebydleni.eu.