Obr. 2 Ventilรกtory inลกtalovanรฉ na vรฝmennรญk

Udrลพateฤพnรฉ chladenie neudrลพateฤพnรฝch domov

Partneri sekcie:

ฤฝudia, ktorรญ ลพijรบ prirodzene, cรญtia svoje miesto na Zemi, neniฤia prรญrodu, a preto aj bรฝvajรบ v domoch, ktorรฉ sรบ udrลพateฤพnรฉ. Ich bรฝvanie v prรญrodnรฝch domoch ฤi rozumne navrhnutรฝch domoch z umelรฝch materiรกlov nepotrebuje ลพiadne chladenie, podobne ako nepotrebuje chladenie ktorรฝkoฤพvek prirodzenรฝ prรญbytok zvierat v prรญrode.

Domy sรบฤasnosti sรบ srdcom ลกpirรกly obrovskรฉho konzumu, aย prรกve preto urฤujรบ udrลพateฤพnosลฅ ฤi neudrลพateฤพnosลฅ nรกลกho ลพivota. Ak sa pozrieme na seba aย vรดkol seba, zistรญme, ลพe naลกe bรฝvanie, potreby naลกich domov niฤia prรญrodu najrรฝchlejลกie poฤas uplynulej znรกmej histรณrie ฤพudstva.

Nemรดลพeme vลกak zbรบraลฅ vลกetky mestรก aย domy konzumnรฝch, neprirodzene aย neudrลพateฤพne ลพijรบcich ฤพudรญ. Rozumnejลกie bude snaลพiลฅ sa โ€žudrลพateฤพnรฝmโ€œ spรดsobom uspokojiลฅ potreby โ€žneudrลพateฤพnรฝch domovโ€œ aย postupne ich nahrรกdzaลฅ novรฝmi, prirodzenรฝmi (udrลพateฤพnรฝmi) prรญbytkami.

Vย nasledujรบcej ฤasti sa budeme venovaลฅ prรกve rozumnรฉmu chladeniu nerozumne postavenรฝch domov. ฤŒoraz ฤastejลกie sa stretรกvame sย tรฝm, ลพe vย sรบฤasnรฝch nรญzkoenergetickรฝch, pasรญvnych ฤi nulovรฝch domoch je vย lete teplejลกie ako vย starรฝch domoch naลกich prarodiฤov.

Keฤลพe jednotka chladu aย aj samotnรก technolรณgia chladenia je vย porovnanรญ sย vykurovanรญm vรฝrazne drahลกia aย komplikovanejลกia, vynรกrajรบ sa dve zรกsadnรฉ otรกzky. Prvรก sa tรฝka samotnรฉho stavebno-konลกtrukฤnรฉho rieลกenia, t. j. otรกzkou je, ฤi je dom vyลพadujรบci chladenie postavenรฝ rozumne โ€“ udrลพateฤพne.

Vzhฤพadom na rozsah mรดลพeme len struฤne konลกtatovaลฅ, ลพe vย podmienkach Slovenska moลพno ฤพahko stavaลฅ domy bez akejkoฤพvek potreby chladenia, preto domy, ktorรฉ sa prehrievajรบ, mรดลพeme sย pokojnรฝm svedomรญm oznaฤiลฅ za zle navrhnutรฉ/postavenรฉ (rozumne navrhnutรฝm, udrลพateฤพnรฝm domom podฤพa prirodzenรฝch ฤพudskรฝch potrieb sa budeme venovaลฅ vย sรฉrii nasledujรบcich ฤlรกnkov).

Druhรก otรกzka sa tรฝka udrลพateฤพnรฉho spรดsobu chladenia neudrลพateฤพnรฝch domov, t. j. pรฝtame sa, ฤi mรกme kย dispozรญcii lacnejลกie aย jednoduchลกie rieลกenie chladenia vย porovnanรญ so sรบฤasnรฝmi najrozลกรญrenejลกรญmi klimatizaฤnรฝmi jednotkami, tepelnรฝmi ฤerpadlami atฤ., ktorรฉ si na svoju vรฝrobu, servis aย prevรกdzku vyลพadujรบ obrovskรฉ mnoลพstvo energie.

Preฤo treba domy chladiลฅ?

Domy spred niekoฤพkรฝch generรกciรญ sa stavali prevaลพne podpivniฤenรฉ, prรญpadne so ลพiadnou alebo mรกlo izolovanou spodnou betรณnovou doskou prรญzemnรฉho podlaลพia.

Pรดdny chlad tak do nich ฤพahko prenikal, ฤo sa odzrkadlilo vo vyลกลกej potrebe tepla na vykurovanie vย zime, no zรกroveลˆ sa to odzrkadlilo aj vย lete tรฝm, ลพe ani vย najhorรบcejลกรญch obdobiach sa domy neprehrievali, pretoลพe pivnice ฤi pรดda pod nimi predstavovali zdroj chladu, ktorรฝ ich โ€žklimatizovalโ€œ.

Dneลกnรฉ domy sa stavajรบ takmer vรฝluฤne bez pivnรญc aย keฤลพe zรกkon povinne prikazuje stavaลฅ domy โ€žzaizolovanรฉ zo vลกetkรฝch strรกnโ€œ, domy jednoducho nemรดลพu vyuลพรญvaลฅ pรดdny chlad tak, ako to bolo vย minulosti (neberieme teraz do รบvahy zloลพitรฉ modernรฉ klimatizaฤnรฉ prรญstupy vyuลพรญvajรบce pรดdny chlad โ€“ pรดdne rezervoรกre atฤ.).

Ak je cez deลˆ 35 ยฐC vย tieni aย dom je vย obkolesenรญ betรณnovรฝch plรดch, ktorรฉ sรกlajรบ teplo aj dlho po zรกpade slnka, keฤ sa priemernรก noฤnรก teplota beลพne blรญลพi kย 25 ยฐC, fyzikรกlne nie je moลพnรฉ, aby sme mali vย dome teplotu niลพลกiu ako zย danรฉho intervalu 25 aลพ 35 ยฐC, ak nemรกme ลพiadny zdroj chladu.

Prax ukazuje, ลพe vย husto osรญdlenรฝch ฤพudskรฝch obydliach (vysokรก masa betรณnu aย podobnรฝch akumulaฤnรฝch materiรกlov bez pouลพitia prรญrodnรฝch klimatizaฤnรฝch prvkov โ€“ jazierka, tieniace stromy atฤ.) osciluje teplota vย najhorรบcejลกรญch mesiacoch medzi 30 aลพ 35 ยฐC, priฤom vย podkrovnรฝch juลพnรฝch bytoch to bรฝva dokonca 33 aลพ 40 ยฐC.

Potreba klimatizรกcie takรฝchto domov aย bytov je potom prirodzene nevyhnutnรก. Vย praxi sa ฤasto stretรกvame sย mylnou predstavou, ลพe ฤรญm je dom viac zaizolovanรฝ, tรฝm menej horรบco vย ลˆom bude cez leto. Fyzikรกlne vลกak izolรกcia domu vplรฝva len na rรฝchlosลฅ prestupu tepla do vnรบtra domu.

Inรฝmi slovami, ak mรกme vonku 36 ยฐC, nezaizolovanรฝ dom sa prehreje za deลˆ, zaizolovanรฝ za pรกr dnรญ aย pri dlhลกie trvajรบcom teplom obdobรญ vย ลˆom bude tak ฤi tak teplo. Lepลกie zaizolovanรฝ dom vลกak potrebuje menลกรญ zdroj tepla aย aj menลกรญ zdroj chladu.

Obr. 1 Vรฝmennรญk tepla na chladenie studลˆovou vodou
Obr. 1 Vรฝmennรญk tepla na chladenie studลˆovou vodou |

Udrลพateฤพnรฉ chladenie

Pri hฤพadanรญ chladenia, ktorรฉ by predstavovalo udrลพateฤพnรฝ spรดsob, musรญme vychรกdzaลฅ zย prรญrodnรฝch princรญpov, pretoลพe prรญroda je udrลพateฤพnรก. Ak by sme pouลพili princรญpy, ktorรฉ vย prรญrode nenรกjdeme, je logickรฉ, ลพe takรฉto rieลกenie nebude udrลพateฤพnรฉ.

Zย mnohรฝch prรญsne dodrลพiavanรฝch princรญpov prรญrody spomeลˆme naprรญklad, ลพe:

  • prรญroda pracuje aย stavia zย toho, ฤo je poruke,
  • vรฝstup zย jednรฉho procesu (odpad) je vstupom (zdrojom, surovinou, energiou) do inรฝch procesov,
  • prรญroda ide cestou najmenลกieho odporu โ€“ sย minimom energie (รบsilia) dostรกva (zรญskava) maximum,
  • prรญrodu charakterizuje jednoduchosลฅ, bezรบdrลพbovosลฅ, robustnosลฅ (po odlomenรญ konรกra strom rastie ฤalej/po pokazenรญ jednej sรบฤiastky ฤพudskej technolรณgie spravidla nefunguje celรฉ zariadenie).

Zย mnohรฝch alternatรญvnych moลพnostรญ chladenia domov opรญลกeme ฤalej chladenie studลˆovou vodou. Tento prรญstup predstavuje pri rozumnom nรกvrhu aย sprรกvnom pouลพรญvanรญ veฤพmi lacnรฝ, jednoduchรฝ aย aj udrลพateฤพnรฝ princรญp chladenia.

Chladenie, ktorรฉmu sa venujeme, je realizovanรฉ vย dome, ktorรฝ bol od svojho poฤiatku navrhnutรฝ ako udrลพateฤพnรฝ, t. j. bol dรดmyselne postavenรฝ tak, aby chladenie vรดbec nepotreboval [1]. Prezentovanรฉ rieลกenie vย ลˆom tak slรบลพi ako demonลกtraฤnรฝ prรญklad pri exkurziรกch.

Chladรญme sย tรฝm, ฤo mรกme poruke

Dom sa nachรกdza na experimentรกlnom statku, ktorรฝ demonลกtruje princรญpy udrลพateฤพnosti vย praxi. Jednรฝm zย mnohรฝch tu vyuลพitรฝch prรญstupov na znรญลพenie energetickej spotreby je aj potravinovรก lokalizรกcia (opak globalizรกcie), t. j. vย blรญzkosti domu sa nachรกdza potravinovรก zรกhrada poskytujรบca obลพivu.

Pri sรบฤasnom netradiฤnom poฤasรญ (extrรฉmne suchรก aย nepravidelnรฉ รบhrny zrรกลพok) je nevyhnutnรฉ zรกhradu polievaลฅ, priฤom prรกve tรกto studลˆovรก voda predstavuje vyuลพiteฤพnรฝ zdroj chladu. Medzi ฤerpadlo aย kvapkovรบ zรกvlahu sme โ€žvloลพili domโ€œ. Tento prรญstup ma hneฤ niekoฤพko vรฝhod.

Netreba mรญลˆaลฅ novรบ energiu, pretoลพe ฤerpadlo by โ€žbeลพaloโ€œ tak ฤi tak, keฤลพe zรกhradu treba polievaลฅ. Studenรก studลˆovรก voda sa zohreje vย dome aย nรกsledne sa ลˆou polievajรบ rastliny. Polieva sa teplejลกou vodou, ฤo predstavuje ฤalลกรญ obrovskรฝ prรญnos, pretoลพe polievanรฉ rastliny nezaลพรญvajรบ tepelnรฝ ลกok.

Vย tomto rieลกenรญ domu sa vyuลพila kvapkovรก zรกvlaha, pretoลพe โ€žpracujeโ€œ pri nรญzkom prietoku aย tlaku (200 l/h. na 100 m zรกvlahovej hadice pri 0,1 kPa). To je energeticky veฤพmi vรฝhodnรฉ aย vhodnรฉ na รบฤely chladenia domu.

Sย minimom energie sa tak zรญskava najvyลกลกรญ osoh. Konkrรฉtne je pouลพitรฉ ฤerpadlo Sigma 32-CVX-2 sย prietokom 1,75โ€ฏl/sย pri tlaku 0,2 kPa aย spotrebe 0,7โ€ฏkWh.

Jednoduchosลฅ, robustnosลฅ, nรกklady

Chladnรก studลˆovรก voda odoberรก teplo zo vzduchu vย interiรฉri domu. Keฤลพe uลพ pri poฤiatku nรกvrhu sa klรกdol dรดraz na udrลพateฤพnosลฅ, pouลพitรฝ vรฝmennรญk pochรกdza zย kovoลกrotu. Za ลกrotovรบ cenu sa vyuลพil โ€žodpadโ€œโ€ฏโ€“ nebolo teda nevyhnutnรฉ vyrobiลฅ novรฝ tovar aย spotrebovaลฅ energiu ako pri vรฝrobe novej klimatizรกcie.

Rozmery vรฝmennรญka sรบ pribliลพne 100 ร— 100 cm, jeho normovanรฝ vรฝkon je aลพ 48 kW. Chladiaci vรฝkon vรฝmennรญka charakterizujรบ vo vลกeobecnosti rozmery vรฝmennรญka (tepelnovรฝmennรก plocha), teplota aย prietok studลˆovej vody aย rรฝchlosลฅ prรบdenia vzduchu cez vรฝmennรญk.

Teplotu studลˆovej vody spravidla neovplyvnรญme, podobne ako ani prietok vย prรญpade vyuลพitia zohriatej vody pre kvapkovรบ zรกvlahu.

Preto zostรกva najฤพahลกia moลพnosลฅ regulรกcie (nastavenia) vรฝkonu chladenia pomocou veฤพkosti (poฤtu) vรฝmennรญkov (viacerรฉ viacsegmentovรฉ vรฝmennรญky zapรญnanรฉ podฤพa potreby), prรญp. veฤพmi jednoduchou formou regulรกcie vรฝkonu chladenia pomocou rรฝchlosti prietoku vzduchu cez vรฝmennรญk.

Vย naลกom prรญpade sme testovali chladenie obytnรฉho priestoru sย vรฝmerou 80โ€ฏm2 (192 m3), kde postaฤoval jeden uvedenรฝ vรฝmennรญk, na ktorรฝ sme namontovali 9 kusov malรฝch (20 cm) tichรฝch ventilรกtorov zย PC (9โ€ฏร—โ€ฏ10 โ‚ฌ, 9 ร— 4 W) sย garantovanou ลพivotnosลฅou 130 000 h.

Toto chladenie nepotrebuje ลพiaden ฤalลกรญ distribuฤnรฝ systรฉm. Chladnรฝ vzduch sa cez chodbu, vย ktorej je vรฝmennรญk umiestnenรฝ, jednoducho ลกรญri otvorenรฝmi dverami do vลกetkรฝch miestnostรญ gravitaฤnรฝm prรบdenรญm na zรกklade rozdielu hustรดt chladnรฉho aย teplรฉho vzduchu.

Keฤลพe teplota prรญvodnej chladnej vody mรก vย naลกom prรญpade na rebrovanรญ chladiฤa aลพ 16,5 ยฐC, nedochรกdza kย ลพiadnemu roseniu (kondenzรกcii).

Vย inom prรญpade, keฤ mรก studลˆovรก voda na vstupe do vรฝmennรญka teplotu niลพลกiu, ako je rosnรฝ bod vย danom okamihu (rozdiel teplรดt โ€“ studลˆovรก voda aย teplota vzduchu pri danej relatรญvnej vlhkosti vzduchu), moลพno jednoduchรฝm zmieลกavacรญm trojcestnรฝm ventilom nastaviลฅ teplotu prรญvodnej vody tak, aby nedochรกdzalo ku kondenzรกcii.

Pri testovanรญ sme zistili, ลพe plnรฝ vรฝkon ventilรกtorov je na รบฤely chladenia zbytoฤne vysokรฝ, preto sme napรกjanie znรญลพili na 10 V, ฤรญm sa znรญลพila aj spotreba ventilรกtorov (zย 36โ€ฏna 25 W) aย predฤบลพila ich ลพivotnosลฅ (pri teoretickom prepoฤte je ลพivotnosลฅ ventilรกtorov minimรกlne 18 rokov).

Pri takejto ยญkombinรกcii prvkov (teplota vstupnej vody, prietok, veฤพkosลฅ vรฝmennรญka, prietok vzduchu) bol odmeranรฝ vรฝkon chladenia 0,5โ€ฏโ€“โ€ฏ0,7โ€ฏkW pri prรญkone 25 W aย spotrebe 0,025 kWh. Koeficient รบฤinnosti je tak pribliลพne 24 pri investiฤnรฝch nรกkladoch 300โ€ฏeur (zรกsobnรญk, 1/2โ€œ prรญvodnรฉ aย odvodnรฉ LDPE potrubie, ventilรกtory, 10โ€ฏVย adaptรฉr).

Obr. 3 Termovรญzia vรฝmennรญka chladenie studลˆovou vodou
Obr. 3 Termovรญzia vรฝmennรญka chladenie studลˆovou vodou |

Domy bez potravinovรฝch zรกhrad

Vย prรญpade domov, kde zรกhrada na produkciu vlastnรฝch zdravรฝch potravรญn absentuje, ju najฤastejลกie nahrรกdzajรบ monokultรบrny trรกvnik aย okrasnรก zรกhradka, ktorรก bรฝva vย horรบcom obdobรญ spravidla zavlaลพovanรก podobne ako potravinovรก zรกhrada.

Zรกvlaha trรกvnika sa realizuje najฤastejลกie rozpraลกovacรญmi sprinklermi sย vyลกลกรญm tlakom (0,3โ€ฏkPa) ako pri kvapkovej zรกvlahe.

Ak vย okolรญ domu nie je potravinovรก zรกhrada ani trรกvnik, okrasnรก zรกhrada ฤi jazierko, resp. nie je nevyhnutnรฉ niฤ zavlaลพovaลฅ, moลพno vyuลพiลฅ rovnakรฝ princรญp chladenia studลˆovou vodou, pri ktorom sa studลˆovรก voda zvedie do vsakovacej studne, zbernej nรกdrลพe alebo do kanalizรกcie. Je vลกak nevyhnutnรฉ poznamenaลฅ, ลพe vย takomto prรญpade โ€žbeลพรญโ€œ ฤerpadlo vรฝluฤne na chladenie domu.

Bytovรฉ domy, chladenie pitnou vodou

Vย bytovรฝch domoch odpadรก moลพnosลฅ vyuลพiลฅ chlad vody urฤenej na polievanie potravinovej alebo okrasnej zรกhradky, navyลกe vo vรคฤลกine prรญpadov nie je studลˆovรก voda vย bytovรฝch domoch ani kย dispozรญcii. Vย tomto prรญpade vลกak mรดลพeme vyuลพiลฅ chlad pitnej vody, ktorรบ vย byte spotrebรบvame.

Priemernรก spotreba pitnej vody vย domรกcnosti je pribliลพne 100 l na osobu, zย toho pribliลพne tri ลกtvrtiny predstavuje studenรก voda. Pri trojฤlennej rodine mรกme teda denne kย dispozรญcii viac ako 200 l vody, ktorej chlad mรดลพeme teoreticky vyuลพiลฅ (predstavuje to pribliลพne 3 kWh energie).

Analogicky ako vย predchรกdzajรบcich prรญkladoch mรดลพeme cez podobnรฝ vรฝmennรญk pรบลกลฅaลฅ vodu, ktorรก po ohriatรญ skonฤรญ vo WC, vย umรฝvaฤke riadu, prรกฤke aย pod. Za zmienku stojรญ, ลพe popri klimatizovanรญ priestoru bytu zรญskavame vlaลพnรบ vodu, ktorรก nรกm ลกetrรญ hneฤ dvakrรกt.

Prรกฤka, umรฝvaฤka riadu ฤi kotol na prรญpravu TV nemusia zohrievaลฅ studenรบ vodu, ale uลพ vlaลพnรบ vodu, ฤรญm sa ลกetrรญ aj na spotrebe elektrickej energie (plynu) na prรญpravu TV. Tento prรญstup je rovnako pouลพitรฝ vย dome, oย ktorom sme pรญsali vย minulom ฤlรกnku [1].

Mohlo by vรกs zaujรญmaลฅ: ฤŒeskรฝ ostrovnรญ dลฏm – smart grid

Cesta kย udrลพateฤพnรฉmu aย prirodzenรฉmu bรฝvaniu

Vย ลกpirรกle enormnรฉho konzumu (ekonomรญk ลกtรกtov) prรกve naลกe domy urฤujรบ โ€žcelรฉ naลกe ลพivotyโ€œ. Urฤujรบ, koฤพko pracujeme (naลกu hypotรฉku, รบฤty), ako ฤaleko dochรกdzame do prรกce, ฤo konzumujeme (potraviny zย vlastnej zรกhrady, pekne zabalenรฝ โ€žhnojโ€œ obchodnรญkov) aย pod.

Pri bliลพลกej analรฝze zistรญme, ลพe prรกve naลกe domy svoยญjimi enormnรฝmi vรคzbami majoritne urฤujรบ spotrebu energetickรฝch zdrojov, produkciu emisiรญ ฤi niฤenie ลพivotnรฉho prostredia. Ak sa pozrieme na planรฉtu Zem, oฤividne nebรฝvame udrลพateฤพne โ€“ prirodzene.

ฤŒรญm skรดr zbรบrame sรบฤasnรฉ konzumnรฉ domy aย byty, tรฝm skรดr sa znรญลพi devastรกcia planรฉty Zem. No kรฝm sa tak stane, musรญme sa snaลพiลฅ vย tรฝchto domoch bรฝvaลฅ sย ฤo moลพno najmenลกรญm negatรญvnym vplyvom na ลพivotnรฉ prostredie.

Zauลพรญvanรฝ spรดsob myslenia aย ลพitia sa, ลพiaฤพ, menรญ veฤพmi pomaly, aย keฤลพe motorom naลกej civilizรกcie je konzum, technolรณgie redukujรบce spotrebu naลกich domov, ako naprรญklad aj klimatizรกcia studลˆovou vodou, sa len veฤพmi ลฅaลพko derรบ do praktickรฉho vyuลพitia.

Zรกleลพรญ vลกak len na nรกs, ฤi budeme kย Zemi citlivo pristupovaลฅ aย mรญลˆaลฅ skutoฤne len toฤพko, koฤพko potrebujeme, alebo budeme konzumovaลฅ nezmyselne veฤพa len preto, ลพe mรกme dostatok zdrojov.

Ing. Stanislav ล tevo, PhD.
Autor sa venuje nรกvrhom udrลพateฤพnรฝch stavieb aย automatizรกcii budov aย stรกl aj za nรกvrhom tejto stavby, vย ktorej zรกroveลˆ ลพije.
Foto: autor

Literatรบra

  1. ล tevo, S.: Nรญzkonรกkladovรฝ udrลพateฤพnรฝ dom. In: TZB Haustechnik, roฤ. 27, ฤ. 3 (2019), s. 20 โ€“ 23.

ฤŒlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB Haustechnik 3/2019.